基本情報技術者 2014年 春期 午前（科目A） 問12

磁気ディスクの性能要素【午前解説】

正解の理由

解法ステップ

1. 「アクセス時間」の定義を確認する（シーク＋回転遅延＋転送時間）。
2. 各選択肢が上の構成要素を正しく反映しているかを判定する。
3. 「記憶容量」「データ転送速度」に関する用語の正確な定義（シリンダの意味、面数/ヘッド、トラック当たり容量、回転速度とデータ密度の関係）で検証する。
4. 最も定義に合致する選択肢を選ぶ（ア）。

選択肢別の誤答解説

• ア：正。アクセス時間はシーク時間（位置決め）＋平均回転遅延＋転送時間で表され、回転速度を上げる（平均回転遅延の減少）か位置決め時間を短縮することでアクセス時間は短くなる。
• イ：誤。アクセス時間はディスク内部でのアクセスにかかる時間要素（シーク、回転遅延、転送）を指す。処理装置の前処理時間やデータ転送後の後処理時間（ホスト側の処理）は含まれない。
• ウ：誤。記憶容量は「トラック当たりの記憶容量 × トラック数 × 面数（ヘッド数）」などで与えられる。重要な点は「シリンダ数」は各表面に存在する同心円状のトラックの数（＝トラック数／面）であって、「プラッタ枚数×トラック数」という定義は誤り。正しくは、シリンダ数 = 1面あたりのトラック数（＝円の集合の数）であり、総容量はトラック当たり容量 × シリンダ数 × 面数（ヘッド数）で算出する。
• エ：誤。データ転送速度（シリアルに読み書きできるバイト/秒）は回転速度（rpm）とトラック当たりのデータ量（トラック密度）によって決まる。回転待ち時間（回転遅延）はアクセス時間の一部であって、それ自体を転送速度を決定する因子とする表現は混同を招く。回転速度を上げれば平均回転遅延は減り、同時に1秒当たりに読み取れるトラック分量が増えるため転送速度は向上するが、転送速度は「回転速度と回転待ち時間の和」で決まるわけではない。

よくある誤解

• シリンダ数とプラッタ枚数を混同する：シリンダは同じ半径にある全面のトラックの集合であり、シリンダ数は「各面のトラック数」に等しい。プラッタ枚数は面数（ヘッド数）に関連するがシリンダ数とは別概念。
• 転送速度とアクセス時間を混同する：転送速度は連続転送中のバイト/秒を意味し、アクセス時間は1回の読み書きの開始までにかかる遅延要素（シーク＋回転遅延＋転送の先頭到達）を指す。
• 回転待ち時間＝転送速度の因子と単純に言い切る：回転待ち時間はアクセスの遅延要素であり、転送速度は回転数とデータ密度で決まる。

補足コラム

• 平均回転遅延（平均回転待ち時間）:
  $$t_{rot\_avg}=\frac{1}{2\times f}=\frac{30}{\mathrm{rpm}}(\mathrm{s})$$
  例：7200 rpm の場合 $t_{rot\_avg}=30/7200=0.004167\mathrm{s}=4.17\mathrm{ms}$。
• アクセス時間（おおよそ）:
  $$t_{access}\approx t_{seek\_avg}+t_{rot\_avg}+t_{transfer}$$
• 転送速度（連続読み取り時）:
  $$R=\text{bytes／track}\times \frac{\mathrm{rpm}}{60}$$
  あるいはセクタ単位で
  $$R=\text{sectors／track}\times \text{bytes／sector}\times \frac{\mathrm{rpm}}{60}$$
• 記憶容量（典型式）:
  $$C=\text{bytes／sector}\times \text{sectors／track}\times \text{tracks／surface}\times \text{number of surfaces}$$
  別表現としては
  $$C=\text{bytes／track}\times \text{tracks／surface}\times \text{number of surfaces}$$
• シリンダの定義補足：同じ半径（同じトラック番号）にある全ての面のトラック群を「シリンダ」と呼ぶ。したがって「シリンダ数」は各面に存在するトラック数（トラック番号の総数）と同値である。

# 例：1トラックあたり400KB、トラック数（面あたり）10000、面数4
bytes_per_track = 400 * 1024
tracks_per_surface = 10000
surfaces = 4
capacity_bytes = bytes_per_track * tracks_per_surface * surfaces
print(capacity_bytes / (1024**3), "GB")

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