Oprócz pamięci głównej o dużej pojemności istnieją jeszcze dwie podwarstwy pamięci podstawowej: Rejestry procesora znajdują się wewnątrz procesora. Każdy rejestr zwykle zawiera słowo danych (często 32 lub 64 bity). Instrukcje procesora nakazują jednostce arytmetyczno-logicznej wykonywanie różnych obliczeń lub innych operacji na tych danych (lub za jego pomocą). Rejestry są najszybszymi ze wszystkich form przechowywania danych komputerowych. Pamięć podręczna procesora jest pośrednim etapem między ultraszybkimi rejestrami i znacznie wolniejszą pamięcią RAM. Została wprowadzona wyłącznie w celu poprawy wydajności komputerów. Najczęściej używane informacje w pamięci głównej są po prostu powielane w pamięci podręcznej, która jest szybsza, ale o znacznie mniejszej pojemności. Z drugiej strony pamięć główna jest znacznie wolniejsza, ale ma znacznie większą pojemność niż rejestry procesorów. Wielopoziomowa hierarchiczna konfiguracja pamięci podręcznej jest również powszechnie używana – podstawowa pamięć podręczna jest najmniejsza, najszybsza i znajduje się wewnątrz procesora;