Nivå 3 eller L3 cache är specialiserat minne som arbetar hand i hand med L1 och L2 cache för att förbättra datorns prestanda. L1, L2 och L3 cache är datorbehandlingsenhet (CPU) cacher, verser andra typer av cacher i systemet som hårddisk cache. CPU-cache tillgodoser behoven hos mikroprocessorn genom att förutse dataförfrågningar så att bearbetningsinstruktioner tillhandahålls utan dröjsmål. CPU-cache är snabbare än RAM (Random Access Memory) och är utformad för att förhindra flaskhalsar i prestanda.
När en begäran görs från systemet kräver CPU:n instruktioner för att utföra den begäran. CPU:n fungerar många gånger snabbare än system-RAM, så för att minska förseningar har L1-cachen databitar redo som den förväntar sig kommer att behövas. L1-cachen är väldigt liten, vilket gör att den är väldigt snabb. Om instruktionerna inte finns i L1-cachen, kontrollerar CPU:n L2, en något större pool av cache, med lite längre latens. Med varje cachemiss ser det till nästa nivå av cache. L3-cachen kan vara mycket större än L1 och L2, och även om den också är långsammare, är den fortfarande mycket snabbare än att hämta från RAM.
Förutsatt att de nödvändiga instruktionerna finns i L3-cachen (en cacheträff), kan databitar kastas bort från L1-cachen för att hålla de nya instruktionerna ifall de skulle behövas igen. L3-cache kan sedan ta bort den raden med instruktioner eftersom den nu finns i en annan cache (kallad exklusiv cache), eller så kan den hänga på en kopia (refererad till som inkluderande cache), beroende på processorns design.
Till exempel, i november 2008 släppte AMD® sitt fyrkärniga Shanghai-chip. Varje kärna har sina egna L1- och L2-cacher, men kärnorna delar en gemensam L3-cache. L3 behåller kopior av begärda artiklar i fall en annan kärna gör en efterföljande begäran.
Arkitekturen för multi-level cache fortsätter att utvecklas. L1-cachen brukade vara extern till CPU:n, inbyggd i moderkortet, men nu är både L1- och L2-cachen vanligtvis inbyggda i CPU-matrisen. L3-cache har vanligtvis byggts in i moderkortet, men vissa CPU-modeller har redan L3-cache. Fördelen med att ha inbyggd cache är att det är snabbare, effektivare och billigare än att placera separat cache på moderkortet.
Att hämta instruktioner från cache går snabbare än att använda system-RAM, och en bra cachedesign förbättrar systemets prestanda avsevärt. Cachedesign och strategi kommer att vara annorlunda på olika moderkort och processorer, men allt annat lika är mer cache bättre.