La mémoire cache ( également appelée antémémoire ou mémoire tampon) est une mémoire rapide permettant de réduire les délais d´attente des informations stockées en mémoire vive. En effet, la mémoire centrale de l´ordinateur possède une vitesse bien moins importante que le processeur. Il existe néanmoins des mémoires beaucoup plus rapides, mais dont le coût est très élevé. La solution consiste donc à inclure ce type de mémoire rapide à proximité du processeur et d´y stocker temporairement les principales données devant être traitées par le processeur. Les ordinateurs récents possèdent plusieurs niveaux de mémoire cache :
* La mémoire cache de premier niveau ( appelée L1 Cache, pour Level 1 Cache) est directement intégrée dans le processeur. Elle se subdivise en 2 parties :
o La première est le cache d´instructions, qui contient les instructions issues de la mémoire vive décodées lors de passage dans les pipelines.
o La seconde est le cache de données, qui contient des données issues de la mémoire vive et les données récement utilisées lors des opérations du processeur.
Les caches du premier niveau sont très rapides d´accés. Leur délai d´accès tend à s´approcher de celui des registres internes aux processeurs.
* La mémoire cache de second niveau ( appelée L2 Cache, pour Level 2 Cache) est située au niveau du boîtier contenant le processeur ( dans la puce). Le cache de second niveau vient s´intercaler entre le processeur avec son cache interne et la mémoire vive. Il est plus rapide d´accès que cette dernière mais moins rapide que le cache de premier niveau.
* La mémoire cache de troisième niveau ( appelée L3 Cache, pour Level 3 Cache) est située au niveau de la carte mère.
Tous ces niveaux de cache permettent de réduire les temps de latence des différentes mémoires lors du traitement et du transfert des informations. Pendant que le processeur travaille, le contrôleur de cache de premier niveau peut s´interfacer avec celui de second niveau pour faire des transferts d´informations sans bloquer le processeur. De même, le cache de second niveau est interfacé avec celui de la mémoire vive ( cache de troisième niveau), pour permettre des transferts sans bloquer le fonctionnement normal du processeur.
