Entre le ou les processeurs d'un ordinateur et les organes de stockage existe une hiérarchie de mémoires, dont les temps d'accès augmentent et les débits diminuent lorsqu'on s'éloigne des processeurs. Cet article décrit les principes et le fonctionnement de cette hiérarchie comprise entre un processeur et la mémoire principale, pour les architectures monoprocesseurs et les architectures parallèles multiprocesseurs et multicoeurs. Après avoir introduit les principes de base et les techniques d'amélioration des performances, les protocoles de cohérence sont introduits ainsi que les relations entre les caches et l'autre partie de la hiérarchie, entre la mémoire principale et les mémoires secondaires. Les principales optimisations logicielles tenant compte des propriétés des caches sont également introduites.