A memória cache em um computador é um contêiner de armazenamento para dados usados recentemente pela unidade central de processamento (CPU). A CPU pode recuperar a informação extremamente rápido e usá-la para processar o próximo lote de informações. Um exemplo clássico de uso comum de cache seriam as muitas páginas, imagens e endereços da web que seu navegador rotineiramente reúne e armazena em uma pasta no seu disco rígido.
A memória cache é um compartimento de memória menor, mas mais rápido, que suporta a memória principal. A memória cache é projetada para acelerar a função de memória. Seu computador verifica o cache para ver se os dados necessários estão armazenados. Se o item estiver lá, é chamado de "cache hit" (acerto de cache). Nos casos em que a informação não está armazenada no cache, o que é chamado de "cache miss" (falha de cache), quase no mesmo instante, a solicitação é roteada para o local de memória mais lento para recuperar os dados.
Mesmo com microprocessadores mais rápidos e memória principal (RAM) com maiores capacidades, gargalos ainda ocorrem quando a informação se move entre a CPU e a RAM. A memória cache é um tipo de memória suplementar construída para uma transmissão mais rápida de informação entre esses dois componentes do computador. O computador cria uma biblioteca de informações usadas frequentemente na memória cache. O papel do "caching" é acelerar a velocidade do seu sistema. O caching não apenas ajuda a reduzir congestionamentos na CPU e RAM, mas permite que os usuários realizem tarefas mais rapidamente porque os dados são transmitidos mais rapidamente da memória cache para a CPU.
Normalmente, um cache de alta velocidade é integrado diretamente no processador. Este é o cache de nível 1 (L1). Uma das principais motivações por trás desse conceito é a "localidade de referência". Significa que um local acabado de ser acessado pela CPU tem maior probabilidade de ser revisitado a curto prazo. Portanto, o cache L1 mantém os dados mais recentes. Quando precisa dos dados novamente, o microprocessador verifica primeiro o cache L1. Como os dados estão lá, elimina a necessidade de voltar à memória principal mais lenta. O processo é geralmente duas vezes mais rápido que com a memória principal.
A memória cache de nível 2, ou cache secundário, em um computador geralmente está localizada em um cartão de memória situado próximo ao processador. Ela se conecta diretamente à unidade central de processamento, e um circuito integrado na placa-mãe a controla. O circuito é chamado de controlador L2. O cache de nível 2 captura dados usados recentemente que não estão no cache de nível 1. O cache L2 em muitos computadores pessoais permite que o processador obtenha cerca de 95% das informações necessárias da memória cache.
O cache de disco é outro tipo de memória cache. Ele opera em velocidade muito mais lenta que os outros caches, porque lê dados do disco rígido do computador e os armazena na RAM. Programas de software como o DOS o utilizam. Assim como a RAM é mais lenta que os caches L1 e L2, o disco é muito mais lento que a RAM.
Muitas vezes, periféricos de computador pessoal são cacheados usando a RAM do computador. Isso é um cache periférico e opera praticamente da mesma forma que o cache de disco. Por exemplo, um DVD-ROM pode ser cacheado usando a RAM do sistema ou até mesmo o disco. Qualquer método de cache pode ser mais rápido que a unidade de DVD-ROM.
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