ในสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์การประมวลผลแบบขนานระดับหน่วยความจำ ( MLP ) คือความสามารถในการมี กระบวนการทำงาน ด้านหน่วยความจำ ที่รอการดำเนินการอยู่หลายรายการพร้อมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การพลาด แคชหรือการพลาดบัฟเฟอร์ค้นหาการแปล (TLB)

ในโปรเซสเซอร์ตัวเดียว MLP อาจถือได้ว่าเป็นรูปแบบหนึ่งของการประมวลผลแบบขนานระดับคำสั่ง (ILP) อย่างไรก็ตาม ILP มักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นสิ่งเดียวกับsuperscalarซึ่งหมายถึงความสามารถในการประมวลผลคำสั่งมากกว่าหนึ่งคำสั่งพร้อมกัน ตัวอย่างเช่น โปรเซสเซอร์อย่าง Intel Pentium Proเป็น superscalar แบบห้าทาง ซึ่งสามารถเริ่มประมวลผลไมโครคำสั่งที่แตกต่างกันห้าคำสั่งในรอบการทำงานที่กำหนด แต่สามารถจัดการกับ cache miss ที่แตกต่างกันสี่แบบสำหรับไมโครคำสั่งโหลดได้มากถึง 20 คำสั่งในเวลาใดก็ได้

เป็นไปได้ที่จะมีเครื่องจักรที่ไม่ใช่เครื่องจักรแบบซูเปอร์สเกลาร์ แต่ยังคงมีประสิทธิภาพ MLP สูง

อาจกล่าวได้ว่าเครื่องจักรที่ไม่มี ILP ซึ่งไม่ใช่ซูเปอร์สเกลาร์ ซึ่งประมวลผลคำสั่งทีละคำสั่งในลักษณะที่ไม่ใช่แบบไปป์ไลน์ แต่ทำการดึงข้อมูลล่วงหน้าด้วยฮาร์ดแวร์ (ไม่ใช่การดึงข้อมูลล่วงหน้าในระดับคำสั่งด้วยซอฟต์แวร์) จะแสดง MLP (เนื่องจากการดึงข้อมูลล่วงหน้าหลายรายการที่ค้างอยู่) แต่ไม่ใช่ ILP ทั้งนี้เพราะมีการดำเนินการกับหน่วย ความจำหลายรายการ ที่ค้างอยู่ แต่ไม่ใช่คำสั่งคำสั่งมักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นการดำเนินการ

นอกจากนี้ ระบบคอมพิวเตอร์แบบมัลติโปรเซสเซอร์และมัลติเธรดอาจกล่าวได้ว่าแสดงให้เห็นถึง MLP และ ILP เนื่องจากการทำงานแบบขนาน แต่ไม่ใช่ ILP และ MLP ภายในเธรดเดียว อย่างไรก็ตาม บ่อยครั้งที่เราจำกัดความหมายของคำว่า MLP และ ILP ไว้เฉพาะการดึงเอาการทำงานแบบขนานดังกล่าวออกมาจากโค้ดแบบเธรดเดียวที่ดูเหมือนจะไม่ขนานกัน

• การแยกแยะความจำ
• การทำนายการพึ่งพาหน่วยความจำ
• นักสำรวจฮาร์ดแวร์
• รันนาเฮด