Le principali differenze nella cache L1, nella cache L2 e nella cache L3 sono dimensioni e velocità. La cache L1 è la più piccola e veloce, mentre la cache L3 è la più grande e più lenta. La cache L2 si trova tra di loro.
Tutti e tre sono tipi di cache usati dalla CPU di un computer. Esistono tutti per accelerare le prestazioni della CPU anticipando i dati di cui ha bisogno. Quando i dati vengono memorizzati in una cache L1, in una cache L2 o in una cache L3, la CPU può accedervi ed elaborarla molto più rapidamente di quanto possa fare se lo trasferisce dalla RAM standard.
La CPU cerca i dati in ordine, il che significa che passa prima alla cache L1. È qui che vengono archiviati i dati di cui è altamente probabile che la CPU abbia bisogno. È molto veloce e si trova molto vicino alla CPU. Di conseguenza è anche piccolo, quindi la quantità di dati che può contenere è limitata.
Se la CPU non trova le informazioni necessarie nella cache L1, controlla la cache L2. Questo è più grande della cache L1 quindi è più lento, ma la sua dimensione aumentata significa che è in grado di contenere più dati.
Infine, se la CPU non riesce a trovare ciò che sta cercando nella cache L2, passa alla cache L3, che è ancora più grande.
Spesso queste cache alimentano la catena, quindi se un dato è necessario regolarmente si sposterà fuori dalla cache L3 e fino alla cache L2, o dalla cache L2 e fino alla cache L1.