Kluczowa różnica: pamięć wirtualna jest abstrakcją pamięci głównej. Rozszerza on dostępną pamięć komputera, przechowując nieaktywne części zawartości RAM na dysku. kiedy zawartość jest wymagana, pobiera ją z powrotem do pamięci RAM. Pamięć cache służy do przechowywania często używanych danych w celu szybkiego uzyskania dostępu do danych, gdy jest to wymagane. Obaj są koncepcyjnie tacy sami; jednakże różnią się one zasadniczo pod względem implementacji, co powoduje różne aspekty, takie jak mechanizm prędkości i kontroli.

Pamięć wirtualna jest abstrakcją pamięci głównej. Służy do ukrywania informacji o rzeczywistej fizycznej pamięci systemu. Rozszerza on dostępną pamięć komputera, przechowując nieaktywne części zawartości pamięci RAM na dysku. Gdy zawartość jest wymagana, pobiera ją z powrotem do pamięci RAM. Pamięć wirtualna tworzy złudzenie, że użytkownik ma jedną lub więcej sąsiadujących przestrzeni adresowych rozpoczynających się od adresu zerowego.

Pamięć wirtualna generuje adresy na jeden z trzech sposobów (dla maszyn RISC) - instrukcję ładowania, instrukcję przechowywania lub pobierając instrukcję. Pamięć wirtualna ma wiele zalet, ponieważ wydajnie wykorzystuje pamięć główną. Upraszcza zarządzanie pamięcią, ponieważ każdy proces uzyskuje tę samą jednolitą liniową przestrzeń adresową. Izoluje również przestrzenie adresowe i unika wszelkich konfliktów pamięci procesów.

Pamięć podręczna to mała i szybka pamięć. Przechowuje dane z adresów głównej pamięci, które są używane kilka razy. Może być dostępny jako zarezerwowana część pamięci głównej lub istnieje jako niezależne szybkie urządzenie pamięci masowej. Dostęp do pamięci podręcznej można uzyskać z bardzo dużą szybkością niż w porównaniu do zwykłej pamięci głównej.

Jeśli procesor musi zapisać lub odczytać lokalizację w pamięci głównej, sprawdza dostępność pamięci w pamięci podręcznej. Odbywa się to poprzez porównanie adresu lokalizacji pamięci ze wszystkimi znacznikami w pamięci podręcznej, które mogą zawierać ten konkretny adres. W przypadku lokalizacji pamięci znalezionej w pamięci podręcznej, jest ona traktowana jako trafienie w pamięci podręcznej, a jeśli nie, wówczas jest uważana za brakującą pamięć podręczną.

Pamięć wirtualna i pamięć podręczna są koncepcyjnie takie same. Różnią się jednak warunkami realizacji. Wynika to z wymagań szybkości pamięci podręcznej.

Porównanie pamięci wirtualnej i pamięci podręcznej:

	Pamięć wirtualna	Pamięć podręczna
Definicja	Pamięć wirtualna jest abstrakcją pamięci głównej. Rozszerza on dostępną pamięć komputera, przechowując nieaktywne części zawartości RAM na dysku. Przywołuje ją z powrotem do pamięci RAM, gdy wymagana jest zawartość.	Pamięć cache służy do przechowywania często używanych danych w celu szybkiego uzyskania dostępu do danych, gdy jest to wymagane. Obaj są koncepcyjnie tacy sami; jednak różnią się one głównie kwestią wdrożenia.
Cel, powód	Wydłuża pojemność pamięci komputera poza instalowaną.	Zmniejsza to ilość czasu potrzebnego do uzyskania dostępu do danych.
Prędkość	Działa w zakresie milisekund.	Działa w zakresie nanosekund.
Mechanizm kontrolny	Zarządzane przez system operacyjny	Zarządzane automatycznie przez sprzęt
Składnik	Jest to część dysku twardego (pamięć dodatkowa).	Znajduje się na samym procesorze