Kích cỡ của thanh ghi nội bộ chỉ ra lượng thông tin mà bộ xử lý có thể thực hiện trong một thời điểm và cách nó di chuyển dữ liệu trong con chip.

Đôi khi điều này được xem như bus dữ liệu nội bộ (internal data bus). Thanh ghi (register) là ổ chứa trong bộ xử lý. Thí dụ bộ xử lý có thể thêm số vào hai thanh ghi khác nhau và chứa kết quả ở thanh ghi thứ ba. Kích cỡ của thanh ghi quyết định kích cỡ của dữ liệu mà bộ xử lý có thể thực hiện. Kích cỡ của thanh ghi cùng cho biết loại phần mềm hay lệnh, tập lệnh mà con chip thực thi. Cụ thể bộ xử lý với thanh ghi nội bộ 32 bit có thể chạy 32 tập lệnh để xử lý 32 bit dữ liệu nhưng bộ xử lý với thanh ghi 16 bit không làm được. Các bộ xử lý từ 386 đến Pentium 4 dùng thanh ghi nội bộ 32 bit và do đó về cơ bản có thể chạy phần mềm và hệ điều hành 32 bit. Bộ xử lý Core 2 và Athlon có thanh ghi nội bộ 32 bit và 64 bit. Có thể chạy những ứng dụng và hệ điều hành 32 bit cũng như 64 bit.

Chế độ bộ xử lý

Tất cả bộ xử lý Intel và tương thích Intel từ 386 trở lên có thể vận hành trong vài chế độ. Các chế độ bộ xử lý chỉ ra các môi trường hoạt động khác nhau và tác động đến những tập lệnh và khả năng con chip. Chế độ bộ xử lý kiểm soát cách bộ xử lý bao quát và quản lý bộ nhớ hệ thống và thao tác sử dụng nó.

Chế độ thực

Chế độ thực đôi khi được gọi là chế độ 8086 bởi vì nó dựa trên bộ xử lý 8086 và 8088. Máy tính IBM đầu tiên bao gồm bộ xử lý 8088 có thể thực hiện tập lệnh 16 bit dùng thanh ghi nội bộ 16 bit và định địa chỉ 1MB bộ nhớ dùng 20 đường địa chỉ. Tất cả những phần mềm của máy tính nguyên thuỷ được sáng tạo để làm việc với con chip này và được thiết kế với bộ câu lệnh 16 bit và kiểu bộ nhớ 1MB. Cho thí dụ DOS và tất cả phần mềm DOS, Windows l.x đến 3.X và tất cả các ứng dụng Windows 1.X đến 3.X dùng các tập lệnh 16 bit. Những hệ điều hành và ứng dụng 16 bit này được thiết kế đề chạy bộ xử lý 8088 đầu tiên.

Bộ xử lý 286 cũng chạy cùng các tập lệnh 16 bit như 8088 nhưng nhanh hơn. Mặt khác, 286 hoàn toàn tương thích với 8088 và có thể chạy tất cả phần mềm 16 bit như 8088, tất nhiên là phần mềm chạy nhanh hơn. Kiểu tập lệnh 16 bit của bộ xử lý 8088 và 286 được gọi là chế độ thực (real mode). Tất cả những phần mềm chạy chạy ở chế độ thực đều chỉ sử dụng tập lệnh 16 bit và có kiến trúc bộ nhớ gói gọn 20 bit (1 MB). Phần mềm của loại này thường là đơn nhiệm (single-tasking) nghĩa là chỉ một chương trình chạy một thời điểm mà không dựng sẵn chương trình bảo vệ để giữ một chương trình không ghi đè lên chương trình khác hay thậm chí hệ điều hành trong bộ nhớ, nên nếu chạy nhiều hơn một chương trình, một trong chúng sẽ làm toàn bộ hệ thống dừng lại hoàn toàn.