CPU 當中有許多的暫存器

包含用來儲存臨時數值的通用暫存器、用來保存指令編碼或位址的暫存器

這篇將要來分析這些可以保存數值的暫存器是如何實現的

在 CPU 中有許多的暫存器，這些暫存器是由 32bits 所組成

而每個 bit 可以用左下的那個電路來實現

他稱為 D flip-flop，是具有存儲訊息能力的基本單元，可以由前篇所述的與或非邏輯門所構成

在這篇將不深入討論他的實現細節，而注重在將如何利用這個功能來實作暫存器

他主要有一個數據輸入、一個數據輸出、以及一個時鐘輸入

在 clock 從 0→1 的很短時間中會採樣輸入D，傳送到輸出Q，其餘時間則維持不變

從採樣D到輸出Q稱為 CLK-to-Q 時間，而採樣前後D不能有變化則稱為 Setup/Hold 時間

舉上圖為例，在 clock 第一次上升的時候經過為 CLK-to-Q 時間會將 D(In) 的值採樣呈現在 Q(Out)

之後雖然 D 發生改變但並不影響 Q 值，直到下一次的 clock 上升才會再次採樣

而當我們將多個 D 觸發器連起來，就可以構成一個暫存器

當然這僅是簡單的原理說明，現實中暫存器的實現還是複雜許多

不過在可以實作出一個暫存器之後，就可以用一樣的方式實作其他的暫存器

接著再透過各種邏輯電路與內部總線的串連就構成一個 CPU 的基本架構了