记忆体阶层是在电脑架构下储存系统阶层的排列顺序。每一层于下一层相比都拥有较高的速度和较低延迟性，以及较小的容量（也有少量例外，如AMD早期的Duron CPU）。大部分现今的中央处理器的速度都非常的快。大部分程式工作量需要记忆体存取。由于快取的效率和记忆体传输位于阶层中的不同等级，所以实际上会限制处理的速度，导致中央处理器花费大量的时间等待记忆体I/O完成工作。
大部分电脑中的记忆体阶层如下四层：
- 暂存器–可能是最快的存取。在32位处理器，每个暂存器就是32位。x86处理器共有16个暂存器。
- 快取（L1-L3：SRAM、L4：DRAM）
- 第一级快取（L1）–通常存取只需要几个周期，通常是几十个KB。
- 第二级快取（L2）–比L1约有2到10倍较高延迟性，通常是几百个KB或更多。
- 第三级快取（L3）–比L2更高的延迟性，通常有数MB之大。
- 第四级快取（L4）（不一定有）–CPU外部的DRAM，但速度较主记忆体高。
- 主记忆体（DRAM）–存取需要几百个周期，可以大到数十GB。
- 磁碟储存–需要成千上万个周期，容量非常大。
