Я не думаю, что есть какие-либо существенные различия;Тем не менее, существует новый класс MemoryCache.
ASP.NET 4 добавляет расширяемость к выходному кешированию, что позволяет вам настроить одного или нескольких настраиваемых поставщиков выходного кеша.Поставщики кэша вывода могут использовать любой механизм хранения для сохранения содержимого HTML.Эти параметры хранения могут включать локальные или удаленные диски, облачное хранилище и механизмы распределенного кэша.
...
С момента своего первого выпуска ASP.NET включаламощный кэш объектов в памяти (Cache).Реализация кэша была настолько популярна, что использовалась в не-веб-приложениях.Однако для приложений Windows Forms или WPF неудобно включать ссылку на System.Web.dll, чтобы иметь возможность использовать кеш объекта ASP.NET.Чтобы сделать кэширование доступным для всех приложений, .NET Framework 4 представляет новую сборку, новое пространство имен, некоторые базовые типы и конкретную реализацию кэширования.Новая сборка System.Runtime.Caching.dll содержит новый API-интерфейс кэширования в пространстве имен System.Runtime.Caching.Пространство имен содержит два основных набора классов: Абстрактные типы, которые обеспечивают основу для создания любого типа реализации пользовательского кэша.Конкретная реализация кэша объектов в памяти (класс MemoryCache).
Новый класс MemoryCache тесно связан с кэшем ASP.NET и разделяет большую часть логики механизма внутреннего кэша.с ASP.NET.Хотя публичные API-интерфейсы кэширования в пространстве имен System.Runtime.Caching были обновлены для поддержки разработки пользовательских кэшей, если вы использовали объект ASP.NET Cache, в новых API-интерфейсах вы найдете знакомые концепции.
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/s57a598e.aspx