La CPU cache, o semplicemente cache, è una memoria integrata all'interno di un processore di un qualsiasi dispositivo che ha lo scopo di ridurre il più possibile il tempo medio d'accesso alla memoria RAM[1] (quindi deve essere in grado di rendere le prestazioni del dispositivo più veloci ed efficaci). Sebbene essa abbia dimensioni solitamente assai ridotte, è molto rapida nel trasferimento dati e permette di mantenere copie di essi nel caso in cui vi si acceda frequentemente dalla memoria principale. La sua gestione è principalmente affidata all'hardware e non è normalmente visibile attraverso il software: l'unico sistema operativo che ne consente la visualizzazione è Android.
La funzione principale della memoria cache è quella di memorizzare temporaneamente le istruzioni e i dati più frequentemente utilizzati dalla CPU durante l'esecuzione dei programmi. Quando la CPU necessita di accedere a una porzione di dati o istruzioni, controlla prima la cache per vedere se quella specifica informazione è già memorizzata al suo interno. Se sì, la CPU può accedervi molto più velocemente rispetto alla RAM, poiché la cache ha un tempo di accesso molto più breve. Questo contribuisce a migliorare le prestazioni complessive del sistema, riducendo i tempi di latenza e aumentando l'efficienza dell'elaborazione dei dati.
Le CPU moderne possono avere più livelli di cache, organizzati in una "gerarchia": la cache di primo livello (L1) è generalmente la più veloce ma anche la più piccola. La cache di livello superiore (L2, L3, etc.), invece, può essere più grande ma leggermente più lenta. La dimensione della cache possono variare a seconda del progetto della CPU e delle esigenze specifiche dell'applicazione.