磁気ディスクの性能計算と補助記憶装置

結論：アクセス時間は「探す＋待つ＋読む」の足し算

磁気ディスクからデータを読む時間は 平均シーク時間＋平均回転待ち時間＋データ転送時間 の3つの合計です。これを 平均アクセス時間 と呼びます。試験の計算問題は、ほぼこの式に数値を入れるだけで解けます。

たとえるなら、レコードプレーヤーで聴きたい曲を探す動作です。針を曲の溝の位置まで動かし（シーク）、曲の頭が針の下に回ってくるのを待ち（回転待ち）、曲を聴く（転送）、という3段階になります。

磁気ディスクの部品と単位

磁気ディスクは、回転する円盤（プラッタ）の上を ヘッド（読み書きする針のような部品）が動いてデータを読み書きする装置です。円盤上の同心円1周分を トラック、トラックを扇形に区切った最小単位を セクタ と呼びます。複数の円盤で同じ半径にあるトラックをまとめたものが シリンダ です。

覚える換算：6,000回転／分 → 1秒に100回転 → 1回転は 10ms。5,000回転／分なら1回転は 60,000÷5,000＝12ms です。

平均アクセス時間の3要素（最重要）

回転待ちが「半回転」なのは、運が良ければすぐ来る（0回転）、悪ければほぼ1回転待つので、平均すると半回転 になるからです。試験では、この半分にするのを忘れた数値が必ず選択肢に入っています。

転送時間の求め方は問題によって2通りあります。転送速度が書いてあれば割り算、1トラックの容量が書いてあれば「1回転で1トラック読める」と考えて比例で求めます。

転送速度：1秒で何トラック読めるか

転送速度＝1トラックの容量 × 1秒あたりの回転数 です。1回転するとヘッドの下を1トラック分のデータが通過するので、1秒間の回転数を掛ければ1秒で読める量になります。

例：6,000rpm、200セクタ／トラック、500バイト／セクタなら、1トラック＝200×500＝100,000バイト、1秒に100回転なので 100,000×100＝10Mバイト／秒 です。rpm は 分あたり なので、60で割って秒あたりに直すのを忘れないでください。

シーク最適化：エレベータのようにヘッドを動かす

シーク最適化 は、溜まった入出力要求をシリンダ番号順に並べ替えて、ヘッドをなるべく一方向に動かす方法です。来た順（受付順）に処理するとヘッドが行ったり来たりして無駄な移動が増えるので、エレベータのように「上がるときは上の階を全部回ってから下がる」動きにします。

ここで扱う方式（過去問の条件）は、進行方向に要求がなくなった時点で折り返します（LOOK 方式に当たる）。 厳密な SCAN 方式は、要求がなくてもディスクの端（最内・最外シリンダ）まで進んでから折り返すので、移動量が変わります。問題文の条件をよく読み、「進行方向で最も遠い要求」で折り返すのか、「ディスクの端」まで行くのかを確かめてください。

性能維持の措置：デフラグとスキャンディスクは別物

ファイルの記録と削除を繰り返すと、1つのファイルがディスク上のあちこちに分かれて記録されます（フラグメンテーション＝断片化）。読むたびにシークが増えて遅くなるので、デフラグ（ディスク最適化） でファイルを連続した領域に並べ直します。

ストリーマと CD-R：記録方式の見分け

ストリーマ は磁気テープ装置で、テープを止めずに 連続して 読み書きするバックアップ専用の装置です。ブロックごとに止めたり動かしたりせず、部分的な書換えもできません。

CD-R は、有機色素 を塗った層にレーザ光を当てて焦げ跡（ピット）を作り、記録します。1回だけ書き込める（追記型）光ディスクです。

計算の流れ（図）

flowchart LR
  A["回転数（回転／分）"] --> B["1回転の時間＝60,000ms÷回転数"]
  B --> C["平均回転待ち＝1回転÷2"]
  B --> D["転送時間＝1回転×データ量÷1トラック容量"]
  E["平均シーク時間（問題文）"] --> F["平均アクセス時間＝シーク＋回転待ち＋転送"]
  C --> F
  D --> F

試験での問われ方

• アクセス時間の計算：選択肢には「回転待ちを1回転分で計算した値」「転送時間を足し忘れた値」「回転待ちを足し忘れた値」が並びます。3要素を全部足したか、回転待ちを半分にしたかを最後に確認します。
• 転送速度の計算：rpm を秒に直し忘れた値（60倍ずれた値）が選択肢に入ります。
• ヘッド移動量：受付順で計算した値や、折り返し地点を間違えた値が選択肢に入ります。
• 用語問題：スキャンディスクとデフラグ、CD-R と CD-RW・MO の記録方式、ストリーマとランダムアクセス装置の特徴を入れ替えた選択肢で引っかけます。