Unter Cache Memory versteht man einen High-Speed-Speicher, der zum Zwischenspeichern von Daten dient, die der Prozessor häufig benötigt. Der Prozessor kann auf im Cache abgelegte Daten wesentlich rascher zugreifen als auf Daten und Befehlssätze im Hauptspeicher.

Cache Level 1 und Level 2
Man unterscheidet zwei Cache-Level: Den auch als Primären oder Level 1-Cache bezeichneten internen Cache, der sich in der Regel im Prozessor befindet und den auch Sekundären oder Level 2-Cache bezeichneten externen Cache auf dem Motherboard.

Die Größe des internen Cache reicht bei gängigen PC-Prozessoren von 1 Kb bis zu 32 Kb, während beim externen Cache Kapazitäten von 64 Kb bis zu ein Mb zu finden sind. Nur die neuen Intel Pentium II-Prozessoren machen da eine Ausnahme, da diese über einen vergrößerten internen, jedoch i.d.R. über keinen externen Cache mehr verfügen.

Wenn von Cache-Erweiterungen die Rede ist, bezieht sich das immer auf den externen Cache. Moderne Motherboards verfügen über im allgemeinen über Sockel für Cache-Module, zum Teil auch über sogenannte Cache-Expansion-Sockets zur Erweiterung des Cache-Speichers. Den internen Cache zu erweitern würde dagegen bedeuten, den Prozessor auszutauschen.

Wie arbeitet der Cache?
Wenn der Cache-Controller eine bestimmte Befehlssequenz aus dem Hauptspeicher abruft, werden gleichzeitig die logisch darauf folgenden Sequenzen mit im Cache zwischengespeichert. Das erhöht die Chance, daß die nächsten von der CPU angeforderten Daten sich bereits im Cache befinden.

Wieviel Cache ist erforderlich?
Bei einem Motherboard mit einem 100 Mhz-Intel-Prozessor erfordert es etwa 180ns, wenn die CPU eine Information vom Hauptspeicher abruft, während der Aufruf einer Information aus dem Cache lediglich 45ns benötigt. Angesichts des enormen Geschwindigkeitsvorteil wäre es auf den ersten Blick das Beste den gesamten Hauptspeicher durch Cache zu ersetzen. Allerdings werden für Cache-Speicher in der Regel SRAM Chips (Static-RAM) verwendet, die mehr als sechsmal so teuer sind wie die für den Hauptspeicher verwendeten DRAM Chips.

Die ersten 256 kb sparen eine Menge Zeit, indem sie die von der CPU am häufigsten abgerufenen Befehle zwischenspeichern. Weitere 256 Kb hinzuzufügen, steigert die Performance des Rechners nicht entfernt so sehr wie die ersten 256 Kb.