La caché de nivel 1 o L1 es una memoria especial y muy rápida integrada en la unidad central de procesamiento (CPU) para ayudar a facilitar el rendimiento de la computadora. Al cargar bits de datos de uso frecuente en la caché L1, la computadora puede procesar las solicitudes más rápidamente. La mayoría de las computadoras también tienen caché L2 y L3, que son más lentas que la caché L1 pero más rápidas que la memoria de acceso aleatorio (RAM).
Cuando solicitamos programas o archivos de un disco duro de plato estándar, el dispositivo debe buscar la información en los discos internos deslizando un mecanismo de cabezal a través de los platos, aproximadamente de forma análoga a la forma en que una aguja lee un disco de fonógrafo. Sin embargo, en el caso de una unidad de disco, hay varios platos y el cabezal es magnético y lee a una velocidad muy alta. Sin embargo, el disco duro estándar es el dispositivo de almacenamiento más lento de la computadora, aparte de las unidades de disco compacto.
Normalmente pensamos que la RAM es bastante rápida porque es mucho más rápida que los discos duros. La RAM es un área de retención temporal que se activa cuando se inicia la computadora. Las computadoras suelen tener de 1 a 4 gigabytes (GB) de RAM. Al cargar programas, archivos, imágenes y otros elementos solicitados con frecuencia en la RAM, la computadora no tiene que buscar en los discos duros para recuperar la información en solicitudes posteriores.
Si bien esta es una buena estrategia, la CPU puede funcionar más rápido que la RAM, y para acelerar las cosas, podría pensar en la caché L1, L2 y L3 como intermediarios que anticipan qué solicitudes se harán de RAM, manteniendo esos datos en el listo. Cuando llega una solicitud, la CPU comprueba primero la caché L1, seguida de la caché L2 y L3 (si está presente). Si la CPU encuentra los datos solicitados en el caché, es un acierto de caché, y si no, es un error de caché y luego se busca en la RAM, seguida del disco duro. El objetivo es maximizar los golpes y minimizar los fallos que ralentizan el rendimiento.
Si bien la caché L1 está integrada en las CPU hoy en día, también puede residir junto con la CPU en las PC más antiguas. La caché L2 se puede integrar en la CPU o estar presente en la placa base, junto con la caché L3. En algunos casos, la memoria caché L3 también se incorpora a la CPU. A diferencia de la RAM, la caché no se puede expandir.