Välimuistiksi on tapana kutsua prosessoriin sisäänrakennettu muisti, jolle on ominaista suuri nopeus ja jota käytetään useimmin käytettyjen tietojen väliaikaiseen tallentamiseen.
Välimuistin käytön tarve selitetään prosessorin ja tietokoneen muistin eri osien välisen tiedonvaihdon nopeuden erolla. Minkä tahansa sovelluksen työ alkaa siirtämällä tarvittavat tiedot suhteellisen hitaalta kiintolevyltä RAM-muistiin (tietokoneen hajamuisti) dynaamiseen hajasaantiosioon. Sieltä ne voidaan siirtää prosessorisirussa sijaitsevaan L2-välimuistiin (L2-muisti) tai prosessorin viereiseen erilliseen nopeaan erilliseen SRAM-siruun. Lopuksi, eniten käytetyt tiedot voidaan siirtää L1-välimuistiin (ensimmäisen tason muisti), joka on prosessorin oma osa. Ensimmäisen tason välimuistin koko on vain noin 128 kt, toinen taso on jo 512 kt. Vertailun vuoksi RAM-muistin koko voi olla 1 Gt. Mikä tahansa komento suoritetaan tietyn mallin mukaisesti: - tietorekisterien analyysi - ensimmäisen tason välimuistin tietojen skannaus - välimuistin tietojen tarkistus toisen tason taso - päämuistin tietojen analysointi - pääsy kiintolevyn muistiin Prosessorin tarvitsemien tietojen hankkimiseen kuluva aika on suorassa suhteessa tietojen tallennuspaikkaan. Siten pääsy ensimmäisen tason välimuistiin kestää 1-3 jaksoa, toisen tason - kuudesta kahteentoista jaksoa ja päämuistiin - kymmeniä ja joissakin tapauksissa - satoja jaksoja. Välimuistilla on erityinen rooli palvelimen toiminnan prosessissa, koska prosessorin ja muistin välinen liikenne voi olla merkittävää näissä tapauksissa: välimuistirakenteen tarkoituksena on myös kaventaa kuilua prosessorin nopeuksien välillä, jotka kasvavat 50 prosenttia vuodessa, ja RAM-tiedonsiirtonopeuksien välillä, jotka kasvavat vain 5 prosenttia. Välimuistin kolmannen ja neljännen tason jatkuva kehitys näyttää olevan looginen askel tähän suuntaan. Toinen mahdollinen kehityssuunta voi olla siirtyminen välimuistin ohjelmalliseen hallintaan.
