存储层次是在计算机体系结构下存储系统层次结构的排列顺序。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。大部分程序工作量需要存储器访问。由于高速缓存的效率和存储器传输位于层次结构中的不同等级，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存储器I/O完成工作。
大部分电脑中的存储层次如下四层：
- 寄存器–可能是最快的访问。在32位处理器，每个寄存器就是32位。x86处理器共有16个寄存器。
- 高速缓存（L1-L3：SRAM、L4：DRAM）
- 第一级高速缓存（L1）–通常访问只需要几个周期，通常是几十个KB。
- 第二级高速缓存（L2）–比L1约有2到10倍较高延迟性，通常是几百个KB或更多。
- 第三级高速缓存（L3）–比L2更高的延迟性，通常有数MB之大。
- 第四级高速缓存（L4）（不一定有）–CPU外部的DRAM，但速度较主存储器高。
- 主存储器（DRAM）–访问需要几百个周期，可以大到数十GB。
- 磁盘存储–需要成千上万个周期，容量非常大。
