Khi xem xét kiến trúc hệ thống của STM32 chúng ta có thể thấy nhân Cortex kết nối với Flash thông qua ñường dữ liệu chuyên biệt I-Bus. Bus dữ liệu này hoạt ñộng cùng tần số với CPU, do vậy nếu CPU lấy dao ñộng từ PLL thì bus dữ liệu sẽ hoạt ñộng ở mức xung nhịp cao nhất 72Mhz. Cortex CPU sẽ truy cập vào Flash cứ mỗi 1.3ns. Khi mới hoạt ñộng, nhân STM32 sử dụng bộ tạo dao ñộng nội, do ñó thời gian truy cập Flash là không ñáng kể. Tuy nhiên khi PLL ñược kích hoạt và sử dụng ñể tạo dao ñộng cho CPU, thời gian truy cập vào Flash rất chậm khoảng 35ns, ñiều này làm giảm hiệu năng của hệ thống.
Để Cortex CPU hoạt ñộng ở xung nhịp cao nhất 72MHz với thời gian ở trạng thái chờ là 0 bộ nhớ Flash ñược trang bị bộ 2 nhớ ñệm 64-bit. Hai bộ nhớñệm này có thể thực thi các lệnh ñọc ghi dữ liệu 64-bit trên Flash và chuyển các lệnh 16 hay 32 bit cho nhân Cortex ñể thực thi. Kỹ thuật này hoạt ñộng tốt ñối với các lệnh thuộc tập lệnh Thumb-2 và các tập lệnh có khả năng dự báo chỉ
dẫn(Branch Prediction) của Cortex pipeline. Trong quá trình hoạt ñộng bình thường chúng ta không cần quan tâm ñến bộ ñệm của Flash. Tuy nhiên chúng ta nên chắc chắn rằng các bộ ñệm này phải ñược kích hoạt trước khi sử dụng PLL như là nguồn xung nhịp của hệ thống. Hệ thống bộñệm Flash ñược quản lý bởi các thanh ghi cấu hình Flash. Cùng với việc kích hoạt bộ ñệm tiền xử
lý,chúng ta phải ñiều chỉnh số trạng thái chờ khi Flash ñọc 8 bytes lệnh từ bộ
nhớ Flash. Độ trễñược thiết lập như sau: 0< SYSCLK <24MHz 0 waitstate 24< SYSCLK <48MHz 1 waitstate 48<SYSCLK <72MHz 2 waitstate
Thời gian trạng thái chờ này giữa bộñệm tiền xử lý với bộ nhớ Flash không tác
ñộng ñến nhân Cortex CPU. Khi CPU ñang thực thi các lệnh ở nửa ñầu của bộ ñệm thì các lệnh ở nửa sau của bộñệm sẽñược tiền xử lý và tải lên nhân ñể sử
lý ngay tiếp theo, ñiều này làm tối ưu hóa hiệu năng xử lý của Cortex CPU.