프로그램 속 명령어와 데이터는 실행 전후로 반드시 레지스터에 저장된다. 따라서 레지스터에 저장된 값만 잘 관찰해도 프로그램의 실행 흐름을 파악할 수 있다. 다시 말해 레지스터 속 값을 유심히 관찰하면 프로그램을 실행할 때 CPU 내에서 무슨 일이 벌어지고 있는지, 어떤 명령어가 어떻게 수행되는지 알 수 있다.

반드시 알아야 할 레지스터

프로그램 카운터(PC: Program Counter)

메모리에서 가져올 명령어의 주소, 즉 메모리에서 읽어 들일 명령어의 주소를 저장한다. 프로그램 카운터를 명령어 포인터(Instruction Pointer)라고 부르는 CPU도 있다.

명령어 레지스터(IR: Instruction Register)

해석할 명령어, 즉 방금 메모리에서 읽어 들인 명령어를 저장하는 레지스터이다. 제어장치는 명령어 레지스터 속 명령어를 받아들이고 이를 해석한 뒤 제어 신호를 내보낸다.

메모리 주소 레지스터(MAR: Memory Address Register)

메모리의 주소를 저장하는 레지스터이다. CPU가 읽어 들이고자 하는 주소 값을 주소 버스로 보낼 때 메모리 주소 레지스터를 거치게 된다.

메모리 버퍼 레지스터(MBR: Memory Buffer Register)

메모리와 주고받을 값(데이터와 명령어)을 저장하는 레지스터이다. 즉, 메모리에 쓰고 싶은 값이나 메모리로부터 전달받은 값은 메모리 버퍼 레지스터를 거친다. CPU가 주소 버스로 내보낼 값이 메모리 주소 레지스터를 거친다면, 데이터 버스로 주고 받을 값은 메모리 버퍼 레지스터를 거친다.

메모리 버퍼 레지스터는 메모리 데이터 레지스터(MDR: Memory Data Register)라고도 부른다.

예제)

1. CPU로 실행할 프로그램이 1000번지부터 1500번지까지 저장되어 있다고 가정하겠다. 그리고 1000번지에는 $1101_{(2)}$이 저장되어 있다고 가정한다.
2. 프로그램을 처음부터 실행하기 위해 프로그램 카운터에는 1000이 저장된다. 이는 메모리에서 가져올 명령어가 1000번지에 있다는 것을 의미한다.
3. 1000번지를 읽어 들이기 위해서는 주소 버스로 1000번지를 내보내야 한다. 이를 위해 메모리 주소 레지스터에는 1000이 저장된다.