Nivå 1- eller L1-cache är ett speciellt, mycket snabbt minne inbyggt i den centrala processorenheten (CPU) för att underlätta datorns prestanda. Genom att ladda ofta använda bitar av data i L1-cachen kan datorn behandla förfrågningar snabbare. De flesta datorer har också L2- och L3-cache, som är långsammare än L1-cache men snabbare än RAM (Random Access Memory).
När vi begär program eller filer från en vanlig skivhårddisk måste enheten söka på de interna diskarna efter information genom att föra en huvudmekanism över skivorna, ungefär analogt med hur en nål läser en grammofonskiva. Men i fallet med en hårddisk finns det flera plattor och huvudet är magnetiskt och läser med mycket hög hastighet. Trots det är standardhårddisken den långsammaste lagringsenheten på datorn, cd-skivor åt sidan.
Vi tänker normalt på RAM som ganska snabbt eftersom det är så mycket snabbare än hårddiskar. RAM är ett tillfälligt lagringsområde som blir aktivt när datorn startar. Datorer har vanligtvis 1-4 Gigabyte (GB) RAM-minne. Genom att ladda ofta efterfrågade program, filer, bilder och andra objekt i RAM-minnet, behöver datorn inte söka igenom hårddisken/hårddiskarna för att hämta information om efterföljande förfrågningar.
Även om detta är en bra strategi kan CPU:n arbeta snabbare än RAM, och för att påskynda saker och ting kan du tänka på L1, L2 och L3 cache som mellanhand som förutser vilka förfrågningar som kommer att göras av RAM, och håller dessa data på den redo. När en begäran kommer, kontrollerar CPU:n L1-cache först, följt av L2- och L3-cache (om sådan finns). Om CPU:n hittar den begärda datan i cachen, är det en cacheträff, och om inte, är det en cachemiss och RAM-minnet söks härnäst, följt av hårddisken. Målet är att maximera träffar och minimera missar den långsamma prestandan.
Medan L1-cachen är inbyggd i CPU:er idag, kan den också finnas vid sidan av CPU:n på äldre datorer. L2-cache kan byggas in i CPU:n eller finnas på moderkortet, tillsammans med L3-cache. I vissa fall införlivas även L3-cache i processorn. Till skillnad från RAM är cache inte utbyggbart.