Pamięć podręczna poziomu 1 lub L1 to specjalna, bardzo szybka pamięć wbudowana w jednostkę centralną (CPU), która pomaga zwiększyć wydajność komputera. Ładując często używane bity danych do pamięci podręcznej L1, komputer może szybciej przetwarzać żądania. Większość komputerów ma również pamięć podręczną L2 i L3, która jest wolniejsza niż pamięć podręczna L1, ale szybsza niż pamięć o dostępie swobodnym (RAM).
Kiedy żądamy programów lub plików ze standardowego dysku twardego talerza, urządzenie musi przeszukiwać wewnętrzne dyski w poszukiwaniu informacji, przesuwając mechanizm głowicy po talerzach, mniej więcej analogicznie do sposobu, w jaki igła odczytuje zapis fonografu. Jednak w przypadku dysku jest wiele talerzy, a głowica jest magnetyczna, czytając z bardzo dużą szybkością. Niemniej jednak standardowy dysk twardy jest najwolniejszym urządzeniem pamięci masowej w komputerze, pomijając dyski kompaktowe.
Zwykle myślimy, że pamięć RAM jest dość szybka, ponieważ jest o wiele szybsza niż dyski twarde. RAM to tymczasowy obszar przechowywania, który staje się aktywny po uruchomieniu komputera. Komputery zwykle mają 1-4 gigabajty (GB) pamięci RAM. Ładując często żądane programy, pliki, obrazy i inne elementy do pamięci RAM, komputer nie musi przeszukiwać dysków twardych w celu uzyskania informacji o kolejnych żądaniach.
Chociaż jest to dobra strategia, procesor może działać szybciej niż pamięć RAM, a aby przyspieszyć działanie, można pomyśleć o pamięci podręcznej L1, L2 i L3 jako o pośrednikach, które przewidują, jakie żądania będą wysyłane do pamięci RAM, przechowując te dane w gotowe. Gdy nadejdzie żądanie, procesor najpierw sprawdza pamięć podręczną L1, a następnie pamięć podręczną L2 i L3 (jeśli jest). Jeśli procesor znajdzie żądane dane w pamięci podręcznej, jest to trafienie w pamięci podręcznej, a jeśli nie, oznacza to brak pamięci podręcznej i następnie przeszukiwany jest RAM, a następnie dysk twardy. Celem jest maksymalizacja trafień i minimalizacja chybień, które spowalniają działanie.
Chociaż pamięć podręczna L1 jest obecnie wbudowana w procesory, może również znajdować się obok procesora na starszych komputerach. Pamięć podręczna L2 może być wbudowana w procesor lub obecna na płycie głównej wraz z pamięcią podręczną L3. W niektórych przypadkach do procesora wbudowana jest również pamięć podręczna L3. W przeciwieństwie do pamięci RAM pamięć podręczna nie jest rozszerzalna.