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內存緩存
高速緩存（英語：cache，英語發音：/kæʃ/ kash [1][2][3]，簡稱緩存），其原始意義是指訪問速度比一般隨機存取存儲器（RAM）快的一種RAM，通常它不像系統主存那樣使用DRAM技術，而使用昂貴但較快速的SRAM技術。
原理
Cache一詞來源於1967年的一篇電子工程期刊論文。其作者將法語詞“cache”賦予“safekeeping storage”的涵義，用於電腦工程領域。
當CPU處理數據時，它會先到Cache中去尋找，如果數據因之前的操作已經讀取而被暫存其中，就不需要再從隨機存取存儲器（Main memory）中讀取數據——由於CPU的運行速度一般比主內存的讀取速度快，主存儲器周期（訪問主存儲器所需要的時間）為數個時鍾周期。因此若要訪問主內存的話，就必須等待數個CPU周期從而造成浪費。
提供“緩存”的目的是為了讓數據訪問的速度適應CPU的處理速度，其基於的原理是內存中“程序執行與數據訪問的局域性行為”，即一定程序執行時間和空間內，被訪問的代碼集中於一部分。為了充分發揮緩存的作用，不僅依靠“暫存剛剛訪問過的數據”，還要使用硬件實現的指令預測與數據預取技術——盡可能把將要使用的數據預先從內存中取到緩存里。
CPU的緩存曾經是用在超級計算機上的一種高級技術，不過現今電腦上使用的的AMD或Intel微處理器都在芯片內部集成了大小不等的數據緩存和指令緩存，通稱為L1緩存（L1 Cache即Level 1 On-die Cache，第一級片上高速緩沖存儲器）；而比L1更大容量的L2緩存曾經被放在CPU外部（主板或者CPU接口卡上），但是現在已經成為CPU內部的標准組件；更昂貴的CPU會配備比L2緩存還要大的L3緩存（level 3 On-die Cache第三級高速緩沖存儲器）。
概念的擴充
如今緩存的概念已被擴充，不僅在CPU和主內存之間有Cache，而且在內存和硬盤之間也有Cache（磁盤緩存），乃至在硬盤與網絡之間也有某種意義上的Cache──稱為Internet臨時文件夾或網絡內容緩存等。凡是位於速度相差較大的兩種硬件之間，用於協調兩者數據傳輸速度差異的結構，均可稱之為Cache。
地址鏡像與變換
主條目：CPU緩存#組相聯
由於主存容量遠大於CPU緩存的容量，因此兩者之間就必須按一定的規則對應起來。地址鏡像就是指按某種規則把主存塊裝入緩存中。地址變換是指當按某種鏡像方式把主存塊裝入緩存后，每次訪問CPU緩存時，如何把主存的物理地址（Physical address）或虛擬地址（Virtual address）變換成CPU緩存的地址，從而訪問其中的數據。
緩存置換策略
主條目：CPU緩存#置換策略、分頁和緩存文件置換機制
主存容量遠大於CPU緩存，磁盤容量遠大於主存，因此無論是哪一層次的緩存都面臨一個同樣的問題：當容量有限的緩存的空閑空間全部用完后，又有新的內容需要添加進緩存時，如何挑選並舍棄原有的部分內容，從而騰出空間放入這些新的內容。解決這個問題的算法有幾種，如最久未使用算法（LRU）、先進先出算法（FIFO）、最近最少使用算法（LFU）、非最近使用算法（NMRU）等，這些算法在不同層次的緩存上執行時擁有不同的效率和代價，需根據具體場合選擇最合適的一種。
磁盤緩存
16MB緩沖區的硬盤
磁盤緩存（Disk Buffer）或磁盤快取（Disk Cache）實際上是將下載到的數據先保存於系統為軟件分配的內存空間中（這個內存空間被稱之為“內存池”），當保存到內存池中的數據達到一個程度時，便將數據保存到硬盤中。這樣可以減少實際的磁盤操作，有效的保護磁盤免於重復的讀寫操作而導致的損壞。
磁盤緩存是為了減少CPU透過I/O讀取磁盤機的次數，提升磁盤I/O的效率，用一塊內存來儲存存取較頻繁的磁盤內容；因為內存的存取是電子動作，而磁盤的存取是I/O動作，感覺上磁盤I/O變得較為快速。
相同的技巧可用在寫入動作，我們先將欲寫入的內容放入內存中，等到系統有其它空閑的時間，再將這塊內存的資料寫入磁盤中。
大小
現在的磁盤通常有32MB或64MB緩存。舊的硬盤則有8MB或16MB。