Input/Output (I/O) -enheter är betydligt långsammare än primärlagring (som RAM) och CPU eftersom de arbetar med grundläggande olika hastigheter och har olika fysiska begränsningar:
* Mekanisk kontra elektronisk: CPU:er och RAM är rent elektroniska. Operationer sker med hastigheten för elektroner som rör sig genom kretsar. Många I/O -enheter involverar emellertid mekanisk rörelse. Tänk på en hårddiskenhets snurrande plattor och läs/skrivhuvuden som rör sig över dem, eller en skrivares rörliga delar. Mekanisk rörelse är i sig långsam jämfört med elektroniska signaler. Även enheter som SSD:er, som är elektroniskt snabbare än hårddiskar, har fortfarande begränsningar i dataöverföringshastigheter jämfört med RAM.
* Dataöverföringshastigheter: Hastigheten med vilken data kan överföras varierar drastiskt. RAM kan överföra data till CPU med otroligt höga hastigheter (gigabyte per sekund). En USB -enhet, till och med en snabb, arbetar med mycket lägre hastigheter (megabyte per sekund). De fysiska gränssnitten och kommunikationsprotokollen begränsar överföringshastigheten.
* Datakodning och formatering: Data måste formateras och kodas innan de kan tolkas av CPU. I/O -enheter hanterar ofta olika dataformat som måste översättas och lägga till ytterligare ett lager av behandlingstid. Denna översättning lägger till omkostnader som inte finns i den direkta kommunikationen mellan RAM och CPU.
* Data Serialisering: Ingångsenheter måste ofta hantera användarinmatning som inte är tillgänglig som en kontinuerlig ström. Ett tangentbord, till exempel, skickar bara data när en tangent trycks in. Denna seriella karaktär av input kontrasterar med den parallella karaktären av datatillgång inom RAM och CPU:s bearbetning.
* Avstånd och fysiska begränsningar: Det fysiska avståndet mellan CPU- och I/O -enheterna kan också bidra till långsammare hastigheter. Signalöverföring över längre avstånd tar tid, särskilt med äldre tekniker.
I huvudsak härrör den stora hastighetsskillnaden från skillnaden i teknik och de inneboende begränsningarna i de fysiska mekanismerna som används för datatillgång och överföring. Medan framsteg kontinuerligt görs för att förbättra I/O -hastigheter (t.ex. NVME SSD:er, snabbare USB -standarder), kommer klyftan mellan I/O och CPU/RAM troligen alltid att existera, även om det kan krympa.
