Hierarhično upravljanje pomnilnika (HSM) omogoča organizacijam, da organizirajo shranjevanje in pridobivanje podatkov v ločene ravni za upravljanje stroškov in učinkovitost prostora za shranjevanje. Tehnika se občasno imenuje tudi večstopenjsko shranjevanje. Deluje kot predpomnilnik, vendar v veliko večjem obsegu, kjer so pogosto uporabljeni podatki shranjeni na hitrejših diskovnih pogonih spredaj in arhivirani na počasnejših medijih na nižjih nivojih. Ker se nekatere datoteke pogosteje uporabljajo, se nahajajo na prvi ravni in se nato premaknejo na nižje nivoje, ko prenehajo uporabljati.
Hrbtenica hierarhičnega upravljanja shranjevanja je programska oprema. Za katalogizacijo podatkov in opazovanje pogosto uporabljenih datotek, ki bi morale biti na zgornji ravni, je potrebna zelo podrobna logika. Programska oprema je odgovorna tudi za upravljanje zahtev na nivoju knjižnice in zagotavljanje, da se te zahteve zgodijo nekoliko pravočasno.
Različne izvedbe programske opreme za hierarhično upravljanje pomnilnika imajo številne različne funkcije. Nekatera programska oprema lahko omogoča varnostno kopijo, kjer so vsi podatki, ne glede na to, ali so pogosto dostopni ali so v arhivu, poslani tudi na dodatne medije za dolgoročno shranjevanje. Druge funkcije lahko vključujejo integracijo z računalniškimi sistemi, ki uporabljajo HSM. Tu se podatki potegnejo iz drugih strežnikov ali delovnih postaj v omrežju v primarni HSM in se nadalje organizirajo navzdol na raven diska ali pomnilniško raven ali v popolno varnostno kopijo.
Izvedbe upravljanja hierarhičnega pomnilnika se lahko razlikujejo tudi glede na primer uporabe. V nekaterih primerih se del velike datoteke nahaja na hitrem disku in bo povezan s preostankom datoteke na pomnilniku. Ko pride zahteva uporabnika, se prvi del datoteke prebere z diska, preostanek pa se pridobi iz pomnilniškega medija. Ta tehnika se pogosto uporablja v izvedbah pretakanja velikih medijev, kot je internetni video.
Obstaja tudi nekaj pomanjkljivosti hierarhičnega upravljanja pomnilnika. Predvsem je čas, ki je potreben za pridobivanje manj pogosto uporabljenih podatkov iz stopnje pomnilnika. V primeru številnih majhnih datotek, na primer, lahko traja več ur ali celo dni, da robotika združi zahtevo, ki se lahko razširi na več diskov v jukeboxu. V teh primerih sistemski skrbniki običajno priporočajo uporabniku, da svoje velike količine manjših datotek zavije v eno datoteko arhivskega formata. Stopnja shranjevanja mora nato iskati samo eno datoteko, običajno shranjeno na enem nosilcu v knjižnici.