【磁気ディスク】平均アクセス時間や平均待ち時間の求め方を徹底解説！

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この記事は、磁気ディスクの平均アクセス時間を求める問題を解けるようになるための記事です。

最後まで読んでいただくと、アクセス時間を求められるようになるだけでなく、磁気ディスクとハードディスクの違いや、磁気ディスクへデータを書き込む流れがわかるようになります。

ぜひ最後まで読んでみてください！

磁気ディスクの平均アクセス時間とは？

磁気ディスクにのアクセス時間とは、データの転送を命令してから、実際にデータの転送が完了するまでの時間のことで、大きく以下の3つの時間に分けることができます。

磁気ディスク装置のデータを読み込む流れを説明すると、目的のトラックに磁気ヘッドを動かし、磁気ヘッドの下になるまで待ち、やっとデータを転送し始めます。

磁気ディスクの構造についてもう少し詳しく知りたい人は以下の記事で解説しています。

>> 磁気ディスク装置の構造ーセクタ・ トラック・シリンダについて

セクタ・ トラック・シリンダとは？磁気ディスクの構造【基本情報】

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①シーク時間(位置決め時間)

シーク時間(位置決め時間)は、「位置決め時間(アクチュエータ)が、データがうまく回転してくる一に移動するまでの時間」です。

②サーチ時間(回転待ち時間)

サーチ時間(回転待ち時間)は、「データがアクチュエータの位置まで回転してくるのを待っている時間」のことです。

③転送時間

そして、転送時間が「実際にデータを転送している時間」のことです。

【計算方法】平均アクセス時間の求め方は？

平均アクセス時間とは、アクセス時間のもととなる、「シーク時間」「サーチ時間」「転送時間」をすべて平均にしたときの合計時間です。

そのため、平均シーク時間、平均サーチ時間、転送にかかる平均時間をそれぞれ求めていく、もしくは、シーク時間とサーチ時間を合わせて待ち時間ともいうので「平均待ち時間」を求めていく。

いずれかで求めることができます。以下の例題を解いてみましょう。

【例題】平均待ち時間の求め方

平均待ち時間を求める問題が基本情報技術者試験で出題されていたので、解いてみましょう。平均待ち時間とは「平均シーク時間と平均サーチ時間の合計」というのが丁寧に問題文に書いてありますね。

問題文から読み取れる必要な要素は以下。

平均サーチ時間(平均回転待ち時間)が分かれば、答えが出せそうです。

サーチ時間はデータの位置まで回転するのを待っている時間ですが、平均を求めるなら、1番短い時間(0秒)と一番長い1回転するのにかかる時間の半分で求められます。

回転数が4200回/分より、1回転するのにかかる時間が求められます。「60秒 ÷ 4200回転 =0.01428秒/回 = 14.2ミリ秒」すなわち平均サーチ時間は、「14.2ミリ秒の半分 ⇒ 約7ミリ秒」。

よって平均待ち時間は、5ミリ秒 ＋ 7ミリ秒 = 12ミリ秒 ⇒ ウが答えとなります。

アクセス時間を求める過去問にチャレンジ

アクセス時間や、平均シーク時間などを求めるような問題はしばしば出題されています。しっかり解けるようにしておきましょう。

データの読み取りに要するアクセス時間を求める問題

ではまず一問目をデータの読み取りに要するアクセス時間を求める問題の解説していきます。

「1,000バイトのデータの読取りに要する平均時間」の事をアクセス時間と呼ぶのは先述しているので、この問題はアクセス時間を求める問題と分かります。アクセス時間の求め方は以下。

アクセス時間 = 位置決め時間(シーク時間) ＋ 回転待ち時間(サーチ時間) ＋ 転送にかかる時間(転送速度)

まず、位置決め時間(シーク時間)は今回表に書いてある通りなので10ミリ秒

回転待ち時間は磁気ディスクが1回転する時間の半分なので1回転するのにかかる時間をまず求めます。6000回転/分 とあるので、1秒間では0.01秒、つまり10ミリ秒。このままだと1回転の時間であるため平均回転待ち時間は半分の5ミリ秒。

続いて転送にかかる時間を求めていきます。問題文に10Mバイト/秒とあるので1ミリ秒あたり、10000バイト転送に時間がかかることが分かります。今回の1000バイトのデータの読み取りなので、0.1ミリ秒の転送に時間がかかります。

よってアクセス時間 = 10 ＋ 5 ＋ 0.1 = 15.1ミリ秒 ⇒ アが答えとなります。

平均アクセス時間を求める問題

最後は、平均アクセス時間を求める問題です。

「1ブロック転送するために必要な平均アクセス時間は何ミリ秒か。」とあるので、平均待ち時間(シーク時間 ＋ サーチ時間) ＋ 転送時間 で求められることが分かります。

平均アクセス時間 = 平均位置決め時間(シーク時間) ＋ 平均回転待ち時間(サーチ時間) ＋ 転送にかかる時間(転送速度)

平均シーク時間は問題文より 20ミリ秒。

平均サーチ時間は1回転する時間の半分より、60 ÷ 5000 ÷2 ＝ 0.006
つまり6ミリ秒。

この問題のポイントは転送にかかる時間の求め方。1トラックあたりの記憶領域から、転送にかかる時間を求めるのがポイントです。

1回転するのにかかる時間が12ミリ秒と分かっていて、「1トラック当たりの記憶容量は，15,000バイトである。」とあるので、1回転でデータを読み書きすることができるのが15000バイトという事が分かる。

では4000バイトのデータを転送するには、4000 ÷ 15000 回転必要と分かるので、12ミリ秒 × (4000 ÷ 15000) = 3.2ミリ秒

よって答えは、20 ＋ 6 ＋ 3.2 = 29.2ミリ秒 ⇒ イ。

トラックってなんだっけ？となった人はこちらの記事でトラックに関する解説をしていますので、よろしければ読んでみてください！

まとめ

今回は磁気ディスク装置のアクセス時間の求め方を解説していきました。コツさえ覚えてしまえば難しい計算はないので、しっかり理解しておきましょう。

もしもあなたが基本情報技術者試験の合格を目指しているのであれば、独学ではなくオンライン講座を利用するのがおすすめです。

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