Najhitrejši dostop do shranjevalnega pomnilnika na računalniški procesni enoti (CPU) je procesorski register. Arhitektura računalnika načrtuje, da procesor registrira zmogljivost pomnilnika v predpomnilnik CPE, tako da se lahko tam shranijo vrednosti, do katerih redno dostopajo računalniški procesi. Procesi lahko dostopajo in se hitro izvajajo na podlagi teh shranjenih vrednosti. Ker so registri procesorja shranjeni v CPU, se štejejo za vrh hierarhije pomnilniškega pomnilnika, dodeljevanje pa običajno določajo spremenljivke. Ko so podatki obdelani, se nato obnovijo v predpomnilnik, pomnilnik z naključnim dostopom (RAM) ali trdi disk.
Računalniški procesorji imajo registre različnih vrst, glede na navodila ali teste, ki delujejo na njih, ali glede na njihovo specifično vsebino. Registri podatkov, naslovov in splošnega namena vsebujejo matematične vrednosti in naslove za shranjevanje v pomnilniku. Obstajajo pogojni registri z resničnimi vrednostmi za logična operacijska navodila, konstantni registri z vrednostmi samo za branje, kot sta pi in nič, in registri za posebne namene, ki hranijo programski števec, register statusa in kazalce sklada za uporabo pomnilnika sklada. Kontrolni registri vsebujejo navodila iz nabora ukazov, vgrajenega v arhitekturo CPU; in obstaja več, ki pridobivajo iz RAM-a in vezij CPE, ki dostopajo do pomnilniških pomnilnikov, pomnilniških podatkov, obsegov vrste pomnilnika in naslovov. Spremenljivke, ki niso dodeljene registru procesorja, so shranjene v RAM-u in naložene v in iz za operacije branja in pisanja, vendar imajo te počasnejšo obdelavo.
Ker poznajo razliko v hitrosti med obdelavo v registrih in RAM-u, razvijalci prevajalskih računalniških programov običajno načrtujejo svoje programe tako, da čim bolj delujejo v pomnilniku registrov procesorja za hitro delovanje funkcij. Za programe prevajalnika za pravočasno uporabo tehnika dodeljevanja registrov, znana kot linearna dodelitev skeniranja, sledi operacijam registrov in hitro sprosti moč računanja registrov nazaj v program. Tehnike dodeljevanja registrov poskušajo dobiti čim več spremenljivk programa, dodeljenih registrom in v toku operacije, ki maksimizira najmanjše število registrov za hitro prevajanje.
Ker je veliko procesorskih registrov za začasno shranjevanje spremenljivk in nizov ukazov, se lahko vse operacije za uporabo programa shranijo za manipulacijo s CPE. Med delovanjem bo CPE najprej poiskal predpomnilnik registrov CPE za kopijo vseh podatkov, ki jih je treba obdelati v operacijah branja, pisanja ali premikanja, preden bo iskal RAM in sekundarni pomnilnik na trdih diskih. Od leta 2011 večina procesorjev hrani tri posamezne predpomnilnike. Predpomnilnik ukazov se ukvarja z izvajanjem pridobivanja po navodilih, medpomnilnik, podoben prevodu, pospešuje prevode naslovov za navidezne v fizične naslove, podatkovni predpomnilnik pa vsebuje večstopenjsko hierarhično shranjevanje podatkov, ki jih mora upravljati nabor ukazov procesorskega registra.