Il tipo più semplice di cache utilizza un design asincrono, cioè la CPU trasmette un indirizzo, la cache lo riceve e restituisce i dati qualora siano a sua disposizione. Un ciclo extra è richiesto all'inizio di ogni accesso per la ricerca del tag (indicatore che segnala al processore se i dati cercati si trovano effettivamente nella cache, così che in caso negativo non si perda tempo nell'eseguire un accesso a vuoto ma si dirotti la richiesta direttamente alla memoria centrale). Il tempo di risposta della cache asincrona può essere di 3-2-2-2 su un bus a 66 MHz, però è molto più comune incontrare sequenze del tipo 4-2-2-2.
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