Sự khác biệt chính trong bộ nhớ cache L1, bộ nhớ cache L2 và bộ nhớ cache L3 là kích thước và tốc độ. Bộ nhớ cache L1 là nhỏ nhất và nhanh nhất, trong khi bộ nhớ cache L3 là lớn nhất và chậm nhất. Bộ nhớ đệm L2 nằm giữa chúng.
Cả ba đều là loại bộ nhớ đệm được sử dụng bởi CPU của máy tính. Tất cả đều tồn tại để tăng tốc hiệu suất của CPU bằng cách dự đoán dữ liệu mà nó cần. Khi dữ liệu đó được lưu trữ trong bộ nhớ đệm L1, bộ nhớ đệm L2 hoặc bộ nhớ đệm L3, CPU có thể truy cập và xử lý dữ liệu đó nhanh hơn nhiều so với khả năng nếu nó lấy nó từ RAM tiêu chuẩn.
CPU tìm kiếm dữ liệu theo thứ tự, có nghĩa là nó sẽ chuyển đến bộ đệm L1 trước. Đây là nơi lưu trữ dữ liệu mà CPU rất có thể cần. Nó rất nhanh và nó nằm rất gần CPU. Do đó, nó cũng nhỏ nên lượng dữ liệu mà nó có thể chứa bị hạn chế.
Nếu CPU không tìm thấy thông tin mà nó cần trong bộ đệm L1, nó sẽ kiểm tra bộ đệm L2. Bộ nhớ đệm này lớn hơn bộ nhớ đệm L1 nên tốc độ chậm hơn, nhưng kích thước tăng lên đồng nghĩa với việc nó có thể chứa nhiều dữ liệu hơn.
Cuối cùng, nếu CPU không thể tìm thấy những gì nó đang tìm kiếm trong bộ nhớ đệm L2, nó sẽ chuyển sang bộ nhớ đệm L3, bộ nhớ đệm này thậm chí còn lớn hơn.
Thường thì những bộ nhớ đệm này cung cấp nguồn cấp dữ liệu cho chuỗi, vì vậy nếu cần thường xuyên một phần dữ liệu, nó sẽ di chuyển ra khỏi bộ nhớ cache L3 và lên đến bộ nhớ cache L2 hoặc ra khỏi bộ nhớ cache L2 và lên đến bộ nhớ cache L1.
