* Mechanisch versus elektronisch: CPU's en RAM zijn puur elektronisch. Operaties vinden plaats met de snelheid van elektronen die door circuits bewegen. Bij veel I/O-apparaten is echter sprake van mechanische beweging. Denk aan de draaiende schotels van een harde schijf en de lees-/schrijfkoppen die er overheen bewegen, of de bewegende delen van een printer. Mechanische beweging is inherent langzaam vergeleken met elektronische signalen. Zelfs apparaten zoals SSD's, die elektronisch sneller zijn dan HDD's, hebben nog steeds beperkingen wat betreft gegevensoverdrachtsnelheden vergeleken met RAM.

* Gegevensoverdrachtsnelheden: De snelheid waarmee gegevens kunnen worden overgedragen, varieert drastisch. RAM kan gegevens met ongelooflijk hoge snelheden (gigabytes per seconde) naar de CPU overbrengen. Een USB-drive, zelfs een snelle, werkt op veel lagere snelheden (megabytes per seconde). De betrokken fysieke interfaces en communicatieprotocollen beperken de overdrachtssnelheid.

* Gegevenscodering en opmaak: Gegevens moeten worden geformatteerd en gecodeerd voordat ze door de CPU kunnen worden geïnterpreteerd. I/O-apparaten verwerken vaak verschillende dataformaten die vertaald moeten worden, waardoor er nog een laag verwerkingstijd ontstaat. Deze vertaling voegt overhead toe die niet bestaat in de directe communicatie tussen RAM en CPU.

* Gegevensserialisatie: Invoerapparaten moeten vaak gebruikersinvoer verwerken die niet onmiddellijk beschikbaar is als continue stroom. Een toetsenbord verzendt bijvoorbeeld alleen gegevens als er een toets wordt ingedrukt. Deze seriële aard van invoer staat in contrast met de parallelle aard van gegevenstoegang binnen het RAM-geheugen en de verwerking van de CPU.

* Afstand en fysieke beperkingen: De fysieke afstand tussen de CPU en I/O-apparaten kan ook bijdragen aan lagere snelheden. Signaaloverdracht over langere afstanden kost tijd, vooral bij oudere technologieën.

In wezen komt het enorme snelheidsverschil voort uit het verschil in technologie en de inherente beperkingen van de fysieke mechanismen die worden gebruikt voor gegevenstoegang en -overdracht. Hoewel er voortdurend vooruitgang wordt geboekt bij het verbeteren van de I/O-snelheden (bijvoorbeeld NVMe SSD's, snellere USB-standaarden), zal de kloof tussen I/O en de CPU/RAM waarschijnlijk altijd blijven bestaan, ook al wordt deze mogelijk kleiner.