当我到处都阅读基于操作系统的书籍时，它写到从内存和I \ O（子系统）中获取数据非常昂贵，考虑到时间限制并且开销很高，这就是为什么某些硬件制造商提供了一些其他方式来访问它们，例如考虑到这个事实（使用RTDM）进行比较，ARM7 some ISAs例如（加载和存储）和为其制作的设备驱动程序RTOS也属于不同的类型GPOS，因此，如果这一切都是正确的，那么我想知道关于该事实的下层细节，为什么该内存和i \ o交易很昂贵。
由于涉及多个步骤，因此从内存和I / O设备中检索数据是“昂贵的”，并且每个步骤都会增加少量延迟。这是从内存中检索值所需步骤的通用示例：
1）从程序的存储空间中的数据虚拟地址开始
2）将虚拟地址转换为内存物理地址
3）检查缓存中的值
4）如果数据不在高速缓存中，请从内存控制器发出请求
5）内存控制器将物理地址分为行，列，存储区和位地址
6）内存控制器从DRAM读取数据-从DRAM实际获取数据的动作非常复杂，并且有自己的一系列步骤，这些步骤可能会花费一些时间。有关DRAM的信息，请参见Wikipedia条目。
7）将数据返回到CPU
请记住，不同硬件单元之间进行的每一个通信都是通过总线完成的，总线的时钟速度始终低于CPU的额定频率。
甚至这一系列步骤也极大地简化了事情。例如，第2步从查找translation-aside-buffer （TLB Wikipedia条目）开始，但是如果所需的翻译不再位于缓冲区中，则必须执行第二次内存获取只是为了获得物理内存。所请求数据的地址。
另外，您的系统中只有太多的可用RAM，因此如果您有一段时间没有使用过的数据，则可能已将所需的数据从RAM中删除并临时存储在硬盘上（称为“交换”）。现在，您认为简单的RAM访问实际上是首先进入硬盘。顺便说一句，这种交换也可能发生在将虚拟地址转换为物理地址的表上，因此在最坏的情况下，检索一段时间未使用的单个字节实际上可能会变成两次磁盘访问。
说到硬盘，I / O设备是一个完全不同的故事。该术语本身涵盖了各种各样的设备：RS232串行端口，USB，网络，外部CD / DVD读取器，外部硬盘和固态驱动器，列表不胜枚举。它们各自具有不同的属性和功能，从而使其比其他速度更快或更慢，但是关键是由于它们自己的属性（例如，等待硬盘拼盘旋转），它们都不提供CPU可以消耗数据的最快速度。 ），总线速度和数据通过的转换层数的物理限制。因此，每次您的CPU从I / O设备发出请求时，接收答复之前可能要经过数十，数百甚至数千个时钟周期。
您的程序可能不得不等待来自这些来源的答复的时间，这就是为什么它们被认为“昂贵”的原因。