Какое устройство обладает наибольшей скоростью обмена информацией?

Среди всех компонентов персонального компьютера наибольшей скоростью обмена информацией обладает регистровая память центрального процессора (CPU). Ниже приведена иерархия устройств по убыванию скорости передачи данных:

• Регистры процессора. Это сверхбыстрая память, расположенная непосредственно внутри арифметико-логического устройства. Они работают на частоте самого процессора, и доступ к ним осуществляется практически мгновенно (за один такт).
• Кэш-память (L1, L2, L3). Служит буфером между процессором и оперативной памятью. Самый быстрый уровень — L1, он работает почти так же быстро, как регистры, но имеет чуть больший объем.
• Оперативная память (RAM). Имеет значительно более высокую скорость по сравнению с внешними накопителями, но уступает кэш-памяти в десятки раз из-за физической удаленности от ядер процессора и задержек контроллера.
• Твердотельные накопители (SSD). Современные накопители с интерфейсом NVMe (PCIe 5.0) достигают скоростей в 10–14 Гбит/с, что очень быстро для хранения данных, но все еще на порядки медленнее оперативной памяти.
• Жесткие диски (HDD) и внешние носители. Обладают самой низкой скоростью из-за механических частей или ограничений интерфейсов (USB).

Почему регистры быстрее остальных? Скорость обмена информацией определяется физическим расстоянием и архитектурной близостью к вычислительному ядру. Регистры встроены в структуру процессора, поэтому сигналу не нужно покидать кристалл, что минимизирует задержки. Кэш-память также находится на кристалле, но требует более сложной логики поиска данных. Оперативная память вынесена на отдельные модули, что вносит дополнительные задержки на прохождение сигнала по шинам материнской платы. Нужно ли сравнить конкретные показатели пропускной способности (в ГБ/с) для современных поколений DDR5 и PCIe 5.0?