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  第一級記憶體 (又稱主記憶體或內部記憶體),通常簡稱為記憶體,這層的記憶體與中央處理器直接連通,中央處理器會不斷讀取儲存在這裡的指令集,並在需要時執行這些指令集。  歷史上,早期的電腦使用延遲線,威廉士管作為主要的儲存器。在1954年,磁芯記憶體被開發出來大幅取代了上述不太穩定的方法。磁芯記憶體維持優勢至1970年代,此時積體電路技術的進步,使得半導體記憶體在價格上變得便宜而有競爭力。  這使得現代化的隨機存取記憶體 (RAM)被製造出來。該款記憶體的重量輕,尺寸小,然而十分昂貴。(這種記憶體被用來做成第一級記憶體,同時它也是揮發性記憶體,意思就是當電力不再供應時,記憶體內的資料就會消失)。  如同右圖所示,在第一級記憶體的內部除了主記憶體,也就是隨機存取記憶體外,還分有兩個或兩個以上的子層:  主記憶體藉記憶體匯流排與中央處理器連線。有兩種不同的匯流排(並沒有在圖上): 位址匯流排以及資料匯流排. 一開始中央處理器藉位置匯流排傳送數字,這數字就是記憶體位置,其指出資料的位置。然後中央處理器用資料匯流排將資料讀出或寫入。此外,記憶體管理單元 (MMU)是一種介於中央處理器跟主記憶體的裝置,用來重新計算記憶體位置,例如提供虛擬地址。  由於RAM具有揮發性(開機時裡面是空的),這樣的話電腦就無法儲存開機時需要的指令,因此,非揮發性記憶體儲存了執行開機的程式 (BIOS),為了讀取較大的程式,先自第二層的非揮發性記憶體讀取到隨機存取記憶體,然後執行程式。一種記憶體因著這目的被製出,就是隻讀記憶體(只讀記憶體也是屬於隨機存取).  許多隻讀記憶體並不僅僅只能讀取,雖然速度慢,但資料還是可以抹除並重新寫入。一些嵌入式系統直接使用只讀記憶體來跑程式,因為程式幾乎不會變化,現在的電腦將資料存於第二層非揮發性的記憶體,而非只讀記憶體,這是比較經濟的做法。

  第二級記憶體(又稱外部記憶體或輔助記憶體),和第一級記憶體不同的是,第二級記憶體和中央處理器並沒有直接連通,電腦經常使用記憶體的I/O通道來與之連線,第二級記憶體使用資料緩衝器來將資料傳送至第一級記憶體。在不供應電源的情況下,第二級記憶體的資料仍然不會消失—這表示它是非揮發性的。  現今的電腦,硬碟被廣泛地做為第二層記憶體,硬碟存取資料的時間大約是幾千分之一秒,或是幾個毫秒。然而,隨機存取記憶體存取資料的時間僅有幾十億分之一秒,或是幾個奈秒。硬碟的速度只有記憶體存取速度的百萬分之一,光碟,例如CD和DVD,有更長的存取時間。  當資料儲存於碟片時,將資料傳送到區塊可降低遲滯時間,提升效率,這樣的話需要外部記憶體演算法。連續存取和區塊存取的速度比隨機存取要快得多,所以許多尖端的記憶體都在開發更有效率的演算法來執行連續存取或區塊存取。一個突破I/O瓶頸的方法是使用多重磁碟,可以增加第一級與第二級記憶體之間的頻寬。  這裡列舉一些第二級記憶體的例子: 快閃記憶體 (例如隨身碟),軟碟,磁帶,紙帶,打孔卡,RAM disk,Zip Drive。  第二級記憶體通常被設計成符合檔案系統的格式,這使得資料可以儲存在目錄和電腦檔案內。  大部分的作業系統使用了虛擬記憶體的概念,第一級記憶體的物理容量雖然不變,但可以藉挪用第二級記憶體的空間來增大第一級記憶體的容量。系統會將最少使用到的區塊(頁)移至第二級記憶體(置換檔案或分頁檔案),當這些檔案被需要時再將它們取回,當愈多檔案需要從第二級記憶體中取回,電腦的效能就愈低。

  第三級儲存裝置或第三級記憶體, 這是指可直接插入或自電腦拔除的儲存裝置;裡面的資料在被使用前通常都會複製到第二級記憶體內。該款記憶體的存取速度比第二級記憶體要慢得多(5–60秒 vs. 1–10毫秒)。該款記憶體的優勢在於其擁有龐大的儲存空間,典型的例子包含磁帶櫃和光學記錄庫。

  所有的記憶體都可以用其核心的特性以及可以用測量而得知的效能,容量來區分。核心的特性有揮發性,讀寫性,存取法,以及定址法。測量得知的特性有效能跟容量。

  直至2008年,最常用的資料儲存技術是半導體、磁性、光學,同時還看到一些使用紙張作儲存。也有一些曾於過去使用或是在將來會使用的資料儲存技術。
電腦資料存貯器,也稱儲存器或記憶體。 在今日,記憶體通常指的是半導體儲存器隨機存取記憶體,特別是動態隨機存取記憶體 (Dynamic-RAM).記憶體是速度快但只能暫時儲存資料的裝置.儲存器是儲存裝置但他們跟中央處理器沒有直接的連結,(第二級儲存裝置或第三級儲存裝置)—例如硬碟,光碟,或是其他裝置,傳輸速度比RAM慢.歷史上,記憶體被稱為主記憶體,內部記憶體,儲存裝置被認為是第二級儲存裝置,外部記憶體。然而在中國內地的智慧電話中,通常用“記憶體”指代第二級儲存裝置,RAM被稱作“運存”。