แคชหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) เป็นประเภทของหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM) ที่สร้างขึ้นโดยตรงในไมโครโปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์และถูกกำหนดให้เป็นแคช L1 ซีพียูแคชอีกประเภทหนึ่งคือชิป L2 แบบคงที่ความจุ RAM (SRAM) บนเมนบอร์ด หน่วยความจำทั้งสองประเภทนี้เป็นครั้งแรกที่ไมโครโปรเซสเซอร์เข้าถึงได้ในการปฏิบัติตามคำแนะนำประจำก่อนที่จะใช้หน่วยความจำ RAM มาตรฐานและสิ่งนี้จะช่วยให้โปรเซสเซอร์มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น
การวางหน่วยความจำแคช CPU บนไมโครโปรเซสเซอร์เพื่อการเข้าถึงหน่วยความจำทันทีเพื่อเพิ่มความเร็วในการเข้าถึงข้อมูลสำหรับหน่วยประมวลผลได้ถูกสร้างขึ้นตั้งแต่การสร้างตัวประมวลผลคอมพิวเตอร์ 80486 ที่ทำในปี 1989 ซึ่งมีการลงทะเบียนแคช L1 พื้นฐาน L2 cache ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งรวมเข้ากับการทำงานของโปรเซสเซอร์โดยตรงนั้นถูกนำมาใช้ในปี 1995 ในปี 2011 หน่วยความจำแคช CPU ระดับที่สามยังมีอยู่ในระบบคอมพิวเตอร์บางระบบที่รู้จักกันในชื่อ L3 ซึ่งเข้าถึงได้ก่อนหน่วยความจำ RAM หลักของระบบ ตัวเองถูกนำมาใช้ แคชแต่ละระดับได้รับการออกแบบให้มีขนาดใหญ่ขึ้นและช้าลงตามประสิทธิภาพเมื่อระยะทางจากไมโครโปรเซสเซอร์เพิ่มขึ้น แคช L1 CPU ระดับแรกสุดมีขนาด 8 กิโลไบต์โดยมีแคช L2 บนเครื่องตั้งแต่ปี 2550 ซึ่งเกินขีด จำกัด ขนาด 6 เมกะไบต์และบางระบบในปี 2554 มีการรวมบัฟเฟอร์แคช L4 สูงสุด 64 เมกะไบต์
ฟังก์ชั่นของหน่วยความจำแคชที่มีความเร็วสูงและความเร็วต่ำสำหรับไมโครโปรเซสเซอร์จะประมวลผลตามคำแนะนำ ในฐานะที่เป็นไมโครโปรเซสเซอร์ดำเนินการมันจะต้องส่งคำร้องขอข้อมูลไปยังหน่วยความจำหลักในบัสระบบ ในแง่ของคอมพิวเตอร์นี่เป็นกระบวนการที่ช้ามากดังนั้นผู้ออกแบบ CPU ที่สร้างขึ้นในทางลัดสำหรับกระบวนการสำหรับข้อมูลที่ไมโครโปรเซสเซอร์เข้าถึงได้ซ้ำ ๆ เมื่อโหลดข้อมูลที่เข้าถึงบ่อยเข้าไปในแคชของ CPU แล้วไมโครโปรเซสเซอร์สามารถดำเนินการในอัตราที่เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ด้วยเหตุนี้หน่วยความจำหน่วยประมวลผลกลางนี้มักถูกอ้างถึงว่าเป็นแคชคำสั่งหรือแคชข้อมูลซึ่งเชื่อมโยงโดยตรงกับการทำงานของไมโครโปรเซสเซอร์และฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์ ในทางตรงกันข้ามข้อมูลส่วนใหญ่ที่เก็บไว้ใน RAM มาตรฐานบนคอมพิวเตอร์เป็นซอฟต์แวร์แคชสำหรับหลาย ๆ โปรแกรมที่คอมพิวเตอร์ทำงานพร้อมกัน
แคช L1 มักถูกอ้างถึงเป็นหน่วยความจำที่ได้รับการป้องกันหรือหน่วยความจำที่มีการจัดสรรแบบไม่เขียนเนื่องจากข้อมูลที่เก็บไว้ในแคชนี้มีความสำคัญต่อการทำงานของคอมพิวเตอร์ ถ้ามันถูกเขียนทับโดยไม่ตั้งใจคอมพิวเตอร์สามารถประสบกับข้อผิดพลาดในการป้องกันทั่วไปที่ถูกบังคับให้ปิดตัวเองและรีสตาร์ทเพื่อล้างแคช CPU ที่เสียหาย CPU แคชหลายระดับมีฟังก์ชั่นการเขียนบัฟเฟอร์ซึ่งจะเขียนข้อมูลที่เก็บไว้ที่นั่นกลับไปที่หน่วยความจำหลักเพื่อเพิ่มพื้นที่ว่างในแคชเมื่อการดำเนินการที่เข้าถึงบ่อยครั้งจำเป็นต้องให้ความสำคัญในการประมวลผลที่สูงกว่า
CPU แคชจำนวนมากจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของไมโครโปรเซสเซอร์ให้อยู่ในระดับที่สามารถประมวลผลได้เร็วกว่าโปรเซสเซอร์ที่มีหน่วยความจำแคชในระบบน้อยกว่า ความเร็วของบัสด้านหน้า (FSB) ก็มีส่วนช่วยในการพิจารณาประสิทธิภาพของไมโครโปรเซสเซอร์ ความเร็วบัสโดยทั่วไปมักจะเป็นคอขวดสำหรับคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพในคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC) ซึ่งการประมวลผลจะต้องมีการส่งสัญญาณไปมาระหว่างบัสไปยังหน่วยความจำ อัตราการใช้ FSB สูงในปี 2554 สำหรับโปรเซสเซอร์ Core 2 อยู่ที่ระดับ 1,600 เมกะเฮิรตซ์หรือ 1,600 ล้านรอบต่อวินาทีของชุดคำสั่งคอมพิวเตอร์
