Кэш память центрального процессора — это вид памяти с произвольным доступом (ОЗУ), которая встроена непосредственно в микропроцессор самого компьютера, и обозначается как кэш L1. Другая разновидность кэш памяти процессора ограничена объёмом L2 статической оперативной памяти микросхемы на материнской плате.

Оба этих типа памяти в первую очередь обращаются к микропроцессору при выполнении типовых инструкций, прежде чем использовать стандартные ресурсы оперативной памяти, и это даёт процессору улучшенные технические характеристики.
Практика размещения кэш-памяти на микропроцессоре для немедленного доступа к памяти для ускорения доступа к данным для процессора, была сделана с момента создания 80486 процессора сделанного в 1989 году, который имел встроенный рудиментарный регистр кэша L1. Большего уровня кэш-память L2 которая была непосредственно интегрирована в функциональность процессора вошла в обиход в 1995 году. По состоянию на 2016 год, третий уровень кэш-памяти процессора также существует в некоторых компьютерных системах, и известен как L3, который используется перед основной оперативной памятью системы. Каждый уровень кэш-памяти предназначен, чтобы увеличить скорость работы микропроцессора. Самые первые уровни кэш-памяти процессора L1 были 8 килобайт, с кэшем L2 на машинах 2007 года уже были свыше 6 мегабайт, а некоторые системы по состоянию на 2011 год имели буфер кэша 4-го уровня до 64 мегабайт.

Функция высокоскоростной, с низким объёмом кэш-памяти для микропроцессоров позволяла выполнять инструкции гораздо быстрее. Когда микропроцессор выполняет операции, он должен традиционно отправить запрос на наличие данных в основную память по системной шине. С точки зрения компьютера, это очень медленный процесс, поэтому дизайнеры процессора встроили кэш для процесса для более быстрого поиска данных, которые используются микропроцессором. Когда часто запрашиваемые данные уже загружены в кэш процессора, микропроцессор может выполнять операции гораздо более быстро и эффективнее. По этой причине, этот центральный процесс памяти часто называют кэшем команд и кэшем данных, где они напрямую привязаны к функциональности микропроцессора и аппаратной части самого компьютера. Напротив, значительная часть данных хранится в стандартной памяти на компьютере и в кэше программного обеспечения для многих программ.

Кэш L1 также часто называют защищённой памятью — так как он может записывать распределения, а данные, хранящиеся в кэше являются обязательным условием для функционирования компьютера. Если он случайно будет перезаписан, то компьютер может пострадать от общей ошибки защиты, когда он вынужден будет прекратить свою работу и перезагрузиться, чтобы очистить поврежденный кэш процессора. В различных уровнях кэша процессора есть буфер записи функции, куда они будут записывать данные, хранящиеся в основной памяти, чтобы освободить место в кэше для более часто используемых операций кторые должны занять более высокий приоритет при обработке.

Большие объемы кэша процессора позволяют повысить производительность микропроцессора до точки, где он может превзойти более быстрый процессор, который имеет меньше кэш-памяти, встроенной в систему. Скорость на передней стороне шины (FSB) — также играет важную роль в определении производительности микропроцессора. Драйвера в общем традиционно узкое место для производительности характеристик на персональных компьютерах (ПК), когда обработка должна направляться туда и обратно через шину в память. Высокие темпы FSB для процессоров Core 2 находятся на уровне в 1600 мегагерц, или 1600 млн. циклов в секунду.