La Memoria Caché es una zona especial de la memoria principal que se construye con una tecnología de acceso mucho más rápida que la memoria RAM convencional. La velocidad de la caché con respecto a la memoria RAM convencional es del orden de 5 a 10 veces superior.
A medida que los microprocesadores fueron haciéndose más y más rápidos comenzó a producirse una disfunción con la velocidad de acceso a la memoria de trabajo que se conectaba a ellos en el sistema informático.
Cada vez que el microprocesador del sistema informático accede a la memoria RAM para leer o escribir información tiene que esperar hasta que la memoria RAM está lista para recibir o enviar los datos. Para realizar estas operaciones de lectura y escritura más rápidamente se utiliza un subsistema de memoria intermedia entre el microprocesador y la memoria RAM convencional que es la denominada memoria caché.
El funcionamiento de la memoria caché se basa en que al cargar una información en la memoria principal (sean instrucciones o datos) ésta se carga en zonas adyacentes de la memoria. El controlador especial situado dentro del subsistema de la memoria caché será el que determine dinámicamente qué posiciones de la memoria RAM convencional pueden ser utilizadas con más frecuencia por la aplicación que está ejecutándose en ese momento y traslada la información almacenada en ellas a la memoria caché.
La siguiente vez que el microprocesador necesite acceder a la memoria RAM convencional existirá una gran probabilidad de que la información que necesita encontrar se encuentre en las direcciones de memoria adyacentes a las ya utilizadas. Como estas direcciones de memorias adyacentes ya se encuentran almacenadas en la memoria caché, el tiempo de acceso a la información disminuye en gran medida.
La utilización de algoritmos estadísticos de acceso a los datos permiten una gestión mucho más racional del manejo de la memoria RAM convencional, disminuyendo los tiempos de acceso a la memoria convencional y acercando ese tiempo de acceso al de la propia caché.
La memoria caché carga en su área de memoria propia el segmento de la memoria principal contiguo al que se está procesando. Debido a que, estadísticamente, existe una gran probabilidad de que la siguiente área de memoria que necesite la aplicación que está corriendo en ese momento sea la que se encuentra en el área de la caché, se optimiza el tiempo de acceso a la memoria, ya que debe recordarse que el acceso a la memoria caché es mucho más rápido que el acceso a la memoria RAM convencional. El tamaño de las memorias caché más habituales oscila entre los 8 y los 64 kbytes.