Wanneer een CPU gegevens uit het geheugen opvraagt, controleert deze eerst de cache. Als de gegevens in de cache worden gevonden, worden deze snel opgehaald en kan de CPU doorgaan met verwerken. Als de gegevens zich echter niet in de cache bevinden, treedt er een cachemisser op. De CPU moet vervolgens de gegevens uit het langzamere hoofdgeheugen halen, wat verschillende klokcycli of zelfs microseconden kan duren. Deze vertraging staat bekend als de cache miss penalty.

De cache miss penalty kan een aanzienlijke impact hebben op de algehele prestaties van een computersysteem. Hoe meer cachemissers er optreden, hoe meer tijd de CPU besteedt aan het wachten op gegevens en hoe minder tijd hij besteedt aan het uitvoeren van nuttig werk. Het verminderen van de straf voor cache-missers is een belangrijk doel van cache-ontwerp. Dit kan worden bereikt door technieken als het vergroten van de cachegrootte, het optimaliseren van het cachevervangingsbeleid en het gebruik van caches met meerdere niveaus.

De straf voor cache-missers wordt beïnvloed door verschillende factoren, zoals de grootte van de cache, het cachetrefferpercentage en de latentie van het hoofdgeheugen of de opslag. Een grotere cachegrootte verkleint de kans op een cachemisser, wat resulteert in een lagere straf voor cachemissers. Een hoger cachetrefferpercentage duidt op een betere cache-efficiëntie en vermindert het optreden van cachemissers, waardoor de straf wordt verlaagd. Ten slotte kan het verminderen van de latentie van het hoofdgeheugen of de opslag ook helpen de straf voor cache-missers te verminderen.

Het optimaliseren van de cacheprestaties is van cruciaal belang voor het verbeteren van de algehele snelheid en het reactievermogen van een computersysteem. Door de cachemisser-straf te verminderen, kan het systeem minder tijd besteden aan het wachten op gegevens en meer tijd aan het uitvoeren van taken, wat leidt tot betere prestaties en een betere gebruikerservaring.