Predpomnilnik centralne procesne enote (CPU) je vrsta pomnilnika z naključnim dostopom (RAM), ki je vgrajen neposredno v sam mikroprocesor računalnika in je označen kot predpomnilnik L1. Druga vrsta predpomnilnika CPU so čipi statičnega RAM-a L2 (SRAM) z omejeno zmogljivostjo na matični plošči. Obe vrsti pomnilnika sta prvi, do katerih mikroprocesor dostopa pri izvajanju rutinskih navodil, preden se uporabi standardni pomnilnik RAM, kar daje procesorjem izboljšane zmogljivosti.
Praksa postavljanja predpomnilnika CPU na mikroprocesorje za takojšen dostop do pomnilnika z namenom hitrejšega dostopa do podatkov za procesor se izvaja že od nastanka računalniškega procesorja 80486, izdelanega leta 1989, ki je imel vgrajen rudimentaren predpomnilnik L1. Večje ravni predpomnilnika L2, ki so bile neposredno integrirane v funkcionalnost procesorja, so se začele uporabljati leta 1995. Od leta 2011 v nekaterih računalniških sistemih, znanih kot L3, obstaja tudi tretja raven predpomnilnika CPU, do katerega se dostopa pred glavnim pomnilnikom RAM sistema. se uporablja sam. Vsaka raven predpomnilnika je zasnovana tako, da je večja in počasnejša, saj se njena oddaljenost od mikroprocesorja povečuje. Najzgodnejše ravni predpomnilnika CPE L1 so bile velike 8 kilobajtov, pri čemer je predpomnilnik L2 na računalnikih od leta 2007 že presegel omejitev velikosti 6 megabajtov, nekateri sistemi pa so od leta 2011 vključevali predpomnilnik L4 velikosti do 64 megabajtov.
Funkcija hitrega predpomnilnika z majhno količino za mikroprocesorje se osredotoča na način izvajanja navodil. Ker mikroprocesor izvaja operacije, mora tradicionalno pošiljati zahteve za podatke v glavni pomnilnik po sistemskem vodilu. V računalniškem smislu je to zelo počasen proces, zato so oblikovalci CPU vgradili bližnjice za proces za podatke, do katerih mikroprocesor večkrat dostopa. Ko so pogosto dostopni podatki že naloženi v predpomnilnik CPE, lahko mikroprocesor izvaja operacije veliko hitreje in učinkoviteje. Zaradi tega se pomnilnik centralne procesne enote pogosto imenuje predpomnilnik navodil ali podatkovni predpomnilnik, kjer je neposredno vezan na funkcionalnost mikroprocesorja in strojne opreme samega računalnika. Nasprotno pa je večina podatkov, shranjenih v standardnem RAM-u na računalniku, programski predpomnilnik za številne programe, ki jih računalnik izvaja hkrati.
Predpomnilnik L1 se pogosto imenuje tudi zaščiten pomnilnik ali pomnilnik z dodelitvijo brez pisanja, saj so podatki, shranjeni v tem predpomnilniku, bistveni za delovanje računalnika. Če se po naključju prepiše, lahko računalnik utrpi splošno zaščitno napako, pri kateri se prisili, da se izklopi in znova zažene, da počisti poškodovan predpomnilnik CPE. Različne ravni predpomnilnika CPE imajo funkcijo medpomnilnika za pisanje, kjer bodo tam shranjene podatke zapisali nazaj v glavni pomnilnik, da sprostijo prostor v predpomnilniku, ko morajo pogosteje dostopne operacije imeti višjo prednost pri obdelavi.
Velike količine predpomnilnika CPE bodo izboljšale zmogljivost mikroprocesorja do točke, ko lahko prekaša hitrejši procesor, ki ima v sistemu vgrajenega manj predpomnilnika. Hitrost sprednjega vodila (FSB) je prav tako pomembna pri določanju zmogljivosti mikroprocesorja. Hitrosti vodila so na splošno tradicionalno ozko grlo za lastnosti zmogljivosti na osebnih računalnikih (PC), kjer je treba obdelavo usmerjati naprej in nazaj po vodilu v pomnilnik. Visoke stopnje FSB od leta 2011 za procesorje Core 2 so na ravni 1,600 megahercev ali 1,600 milijonov ciklov na sekundo naborov računalniških navodil.