Beim Prozessor-Cache handelt es sich um einen Puffer-Speicher, der mittlerweile meist direkt am Prozessor angebracht ist. Es ist ein rascher Zwischenspeicher, der dafür sorgt, dass der Prozessor nicht ständig auf den langsamen Arbeitsspeicher zugreifen muss.
Dies tut er erst, wenn er im Cache nicht fündig wird. Größe und Schnelligkeit des Caches sind somit auch wichtig für die CPU-Power.
Tatsächlich haben Prozessoren meist zwei oder drei Cache Levels. Je näher ein Speicherlevel am Rechnerkern bzw. am Register ist, desto schneller kann darauf zu gegriffen werden.
Der schnelle Cache von Level 1 hat so zum Beispiel die am häufigsten benötigten Befehle und Daten gespeichert. Je niedriger und schneller ein Cache-Level ist, desto weniger Speicherplatz stellt es auch bereit.
Cache-Kohärenz-Protokolle sorgen bei Systemen mit mehr Kernen und mehreren CPU-Caches dafür, dass Datenuniformität besteht und es zu keinen dauerhaften Inkonsistenzen kommt.
Die Memory Management Unit (MMU) Unit übersetzt die virtuellen Adressen in reale und verwaltet den Zugriff auf den Arbeitsspeicher.