磁気ディスクのアクセス時間と容量

結論：アクセス時間は3つの時間の足し算

アクセス時間＝位置決め時間＋回転待ち時間＋データ転送時間。この3つの名前と順番を覚えれば、構成を問う問題はほぼ解けます。前の2つをまとめて待ち時間と呼びます。

磁気ディスクは、回転する円盤（プラッタ）の上を磁気ヘッド（読み書きする部品）が動いてデータを読み書きします。最初にヘッドを目的の位置まで動かし、次に目的のデータが回ってくるのを待ち、最後に読み書きします。

flowchart LR
  A["制御装置が読み書きを指令"] --> B["位置決め時間（ヘッドを目的のトラックへ移動）"]
  B --> C["回転待ち時間（目的のセクタが来るまで待つ）"]
  C --> D["データ転送時間（実際に読み書き）"]
  D --> E["読み書き終了"]

たとえるなら回転寿司です。まず目当ての皿が流れてくるレーンの席へ移動し（位置決め）、皿が目の前に来るまで待ち（回転待ち）、皿を取る（転送）。CPU の前処理・後処理はアクセス時間に含まれないことも押さえておきましょう。

ディスクの構造用語と記憶容量

記憶容量は「セクタ→トラック→シリンダ」と掛け算を積み上げて求めます。シリンダ数を掛け忘れると容量は決まらない、というのが出題のポイントです。

記憶容量＝1セクタのバイト数 × 1トラックのセクタ数 × 1シリンダのトラック数 × シリンダ数

トラックは同心円なので、ヘッドを内側・外側に動かすことで別のトラックへ移ります。これが位置決めです。同じシリンダ内のトラックなら、ヘッドを動かさずに読めます。

平均回転待ち時間は「半回転ぶん」

平均回転待ち時間＝1回転にかかる時間 ÷ 2。目的のデータは、ちょうど目の前にあることもあれば、1周近く待つこともあるので、平均すると半周になります。

1回転の時間は 60秒 ÷ 1分あたりの回転数 で出せます。ミリ秒に直すには1,000倍します（1秒＝1,000ミリ秒）。

回転寿司でいえば、皿がどこにあるかは運しだいなので、平均すると「レーン半周ぶん」待つことになります。1周ぶんをそのまま使うと誤答になるように選択肢が作られています。

なお、データ転送速度は「1トラックの容量 × 1秒あたりの回転数」で決まります。回転待ち時間とは関係ありません。

セクタ番号のビット数から最大容量を出す

nビットのセクタ番号で区別できるセクタは 2^n 個です。したがって 最大容量＝2^n × 1セクタのバイト数 になります。

あとは、問題文で決められた「1Gバイト」の定義で割るだけです。指数の計算は 2^a ÷ 2^b ＝ 2^(a−b) を使います。この知識の出題は少ないので、解き方の型だけ覚えておけば十分です。

ストライピングとミラーリングの違い

ストライピングは、データを細かいブロックに分割して複数台のディスクに分散配置し、同時に読み書きして速くする手法です（RAID0）。ミラーリングは、同じデータを2台に丸ごと書いて壊れても大丈夫にする手法です（RAID1）。

図の問題で「b0 はディスク1、b1 はディスク2…」のように順番に振り分けているならストライピングです。同じ内容が2台に並んでいればミラーリングと判断します。

ストライピングは、1冊の本をページごとに4人で分けてコピーすると4倍速く終わる、というイメージです。ただし1台でも壊れるとデータが欠けるので、ストライピング単独では信頼性は上がりません。