Cache-ul de nivel 1 sau L1 este o memorie specială, foarte rapidă, încorporată în unitatea centrală de procesare (CPU) pentru a facilita performanța computerului. Încărcând biți de date folosiți frecvent în memoria cache L1, computerul poate procesa cererile mai rapid. Majoritatea computerelor au, de asemenea, cache L2 și L3, care sunt mai lente decât memoria cache L1, dar mai rapide decât memoria cu acces aleatoriu (RAM).
Când solicităm programe sau fișiere de pe un hard disk standard, dispozitivul trebuie să caute informații pe discurile interne prin glisarea unui mecanism cu cap peste platouri, aproximativ analog cu modul în care un ac citește o înregistrare de fonograf. Totuși, în cazul unei unități de disc, există mai multe platouri, iar capul este magnetic, citind cu o viteză foarte mare. Cu toate acestea, hard disk-ul standard este cel mai lent dispozitiv de stocare de pe computer, cu excepția discurilor compacte.
În mod normal, considerăm că RAM este destul de rapidă, deoarece este mult mai rapidă decât hard disk-urile. RAM este o zonă de stocare temporară care devine activă atunci când computerul pornește. Calculatoarele au de obicei 1-4 gigaocteți (GB) de memorie RAM. Prin încărcarea programelor, fișierelor, imaginilor și altor elemente solicitate frecvent în RAM, computerul nu trebuie să caute hard disk-urile pentru a prelua informațiile despre solicitările ulterioare.
Deși aceasta este o strategie bună, procesorul poate funcționa mai repede decât RAM și, pentru a accelera lucrurile, s-ar putea să vă gândiți la cache-ul L1, L2 și L3 ca intermediari care anticipează ce solicitări vor fi făcute de RAM, păstrând acele date la gata. Când vine o solicitare, CPU verifică mai întâi memoria cache L1, urmată de memoria cache L2 și L3 (dacă este prezentă). Dacă procesorul găsește datele solicitate în cache, este o lovitură de cache, iar dacă nu, este o pierdere de cache și RAM este căutată în continuare, urmată de hard disk. Scopul este de a maximiza loviturile și de a minimiza ratarile care au performanță lentă.
În timp ce memoria cache L1 este încorporată în procesoarele de astăzi, ar putea locui și alături de procesor pe computerele mai vechi. Cache-ul L2 poate fi încorporat în procesor sau prezent pe placa de bază, împreună cu cache-ul L3. În unele cazuri, memoria cache L3 este de asemenea încorporată în procesor. Spre deosebire de RAM, memoria cache nu este extensibilă.