Cache-ul de nivel 3 sau L3 este o memorie specializată care funcționează mână în mână cu memoria cache L1 și L2 pentru a îmbunătăți performanța computerului. Cache-urile L1, L2 și L3 sunt cache-uri ale unității de procesare a computerului (CPU), spre deosebire de alte tipuri de cache din sistem, cum ar fi cache-ul hard diskului. Cache-ul CPU răspunde nevoilor microprocesorului prin anticiparea solicitărilor de date, astfel încât instrucțiunile de procesare să fie furnizate fără întârziere. Cache-ul CPU este mai rapid decât memoria cu acces aleatoriu (RAM) și este conceput pentru a preveni blocajele de performanță.
Când se face o solicitare din partea sistemului, CPU necesită instrucțiuni pentru executarea acelei solicitări. Procesorul funcționează de multe ori mai rapid decât RAM de sistem, așa că pentru a reduce întârzierile, memoria cache L1 are biți de date pregătiți despre care anticipează că vor fi necesari. Cache-ul L1 este foarte mic, ceea ce îi permite să fie foarte rapid. Dacă instrucțiunile nu sunt prezente în memoria cache L1, procesorul verifică L2, un pool de cache puțin mai mare, cu o latență puțin mai mare. Cu fiecare ratare a memoriei cache, acesta se uită la următorul nivel de cache. Cache-ul L3 poate fi mult mai mare decât L1 și L2 și, deși este, de asemenea, mai lent, este totuși mult mai rapid decât preluarea din RAM.
Presupunând că instrucțiunile necesare se găsesc în memoria cache L3 (o lovitură de cache), biți de date pot fi evacuați din memoria cache L1 pentru a păstra noile instrucțiuni în cazul în care sunt necesare din nou. Cache-ul L3 poate elimina apoi acea linie de instrucțiuni, deoarece acum se află într-un alt cache (denumit cache exclusiv) sau s-ar putea agăța de o copie (denumită cache inclusiv), în funcție de designul procesorului.
De exemplu, în noiembrie 2008, AMD® și-a lansat cipul Shanghai quad-core. Fiecare nucleu are propriile sale cache L1 și L2, dar nucleele au un cache L3 comun. L3 păstrează copii ale articolelor solicitate în cazul în care un nucleu diferit face o cerere ulterioară.
Arhitectura pentru cache-ul pe mai multe niveluri continuă să evolueze. Cache-ul L1 obișnuia să fie extern procesorului, încorporat în placa de bază, dar acum atât cache-urile L1, cât și L2 sunt în mod obișnuit încorporate în matrița CPU. Cache-ul L3 a fost de obicei integrat în placa de bază, dar unele modele de procesoare încorporează deja memoria cache L3. Avantajul de a avea cache la bord este că este mai rapid, mai eficient și mai puțin costisitor decât plasarea unui cache separat pe placa de bază.
Preluarea instrucțiunilor din cache este mai rapidă decât apelarea la RAM de sistem, iar un design bun de cache îmbunătățește considerabil performanța sistemului. Designul și strategia cache-ului vor fi diferite pe diferite plăci de bază și procesoare, dar fiind toate celelalte, mai mult cache este mai bine.