In tutti i processori moderni c’è una cache, si tratta di una matrice di RAM ad altissima velocità, il suo scopo è di velocizzare l’esecuzione dei programmi. Questo buffer memorizza i blocchi di dati con cui la CPU sta attualmente lavorando, il che riduce significativamente il numero di accessi al processore a una memoria di sistema estremamente lenta (rispetto alla velocità del processore). Pertanto, le prestazioni generali del processore aumentano in modo significativo.
Allo stesso tempo, nei processori moderni, la cache non è composta da una singola matrice di memoria, come in precedenza nei processori più antichi. La cache è spesso divisa in due parti: la cache delle istruzioni e la cache dei dati. Alcuni CPU, come i processori server, talvolta acquisiscono anche una cache L3 di terzo livello. La cache L3 di solito è ancora più grande, anche se un po’ più lenta della L2 (perché il bus tra L2 e L3 è più piccolo del bus tra L1 e L2), ma la sua velocità è superiore alla velocità memoria di sistema.
La cache può essere di due tipi: cache esclusiva e non esclusiva. Nel primo caso, l’informazione nella cache di tutti i livelli è chiaramente demarcata – ognuno di essi contiene solo l’originale, mentre nel caso di una cache non esclusiva, l’informazione può essere duplicata a tutti i livelli di caching. Oggi è difficile dire quale di questi due schemi sia più corretto – sia nell’uno che nell’altro ci sono sia svantaggi che vantaggi. Lo schema di caching esclusivo viene utilizzato nei processori AMD, mentre lo schema di caching non esclusivo viene utilizzato nei processori Intel.
Questa separazione della memoria cache comune in cache di comando dei dati viene anche definita architettura di cache Harvard.
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