* meccanico vs. elettronico: CPU e RAM sono puramente elettronici. Le operazioni si verificano alla velocità degli elettroni che si muovono attraverso i circuiti. Molti dispositivi I/O, tuttavia, coinvolgono un movimento meccanico. Pensa ai piatti rotanti di un disco rigido e leggi/scrivi le teste che si muovono attraverso di loro o le parti mobili di una stampante. Il movimento meccanico è intrinsecamente lento rispetto ai segnali elettronici. Anche dispositivi come gli SSD, che sono elettronicamente più veloci degli HDD, hanno ancora limitazioni nelle velocità di trasferimento dei dati rispetto alla RAM.
* Tassi di trasferimento dei dati: La velocità con cui i dati possono essere trasferiti variano drasticamente. RAM può trasferire i dati sulla CPU a velocità incredibilmente elevate (gigabyte al secondo). Un'unità USB, anche veloce, funziona a velocità molto più basse (megabyte al secondo). Le interfacce fisiche e i protocolli di comunicazione riguardavano la velocità di trasferimento.
* codifica e formattazione dei dati: I dati devono essere formattati e codificati prima che possano essere interpretati dalla CPU. I dispositivi I/O gestiscono spesso vari formati di dati che devono essere tradotti, aggiungendo un altro livello di tempo di elaborazione. Questa traduzione aggiunge sovraccarico che non esiste nella comunicazione diretta tra RAM e CPU.
* serializzazione dei dati: I dispositivi di input devono spesso gestire l'input dell'utente che non è immediatamente disponibile come flusso continuo. Una tastiera, ad esempio, invia dati solo quando viene premuto un tasto. Questa natura seriale di input contrasta con la natura parallela dell'accesso ai dati all'interno della RAM e dell'elaborazione della CPU.
* Distanza e vincoli fisici: La distanza fisica tra i dispositivi CPU e I/O può anche contribuire a velocità più lente. La trasmissione del segnale su distanze più lunghe richiede tempo, in particolare con le tecnologie più vecchie.
In sostanza, la differenza di vasta velocità deriva dalla differenza nella tecnologia e dalle limitazioni intrinseche nei meccanismi fisici utilizzati per l'accesso e il trasferimento dei dati. Mentre i progressi vengono costantemente fatti per migliorare le velocità I/O (ad esempio, SSD NVME, standard USB più veloci), il divario tra I/O e CPU/RAM probabilmente esisterà sempre, anche se potrebbe ridursi.
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