磁気ディスクのアクセス時間とは？シーク時間・回転待ち時間・データ転送時間の違い【基本情報技術者試験】

まず結論

磁気ディスクのアクセス時間とは、目的のデータを読み書きできるようになるまでにかかる時間です。

基本情報技術者試験では、次の式で押さえると判断しやすいです。

アクセス時間
= 平均シーク時間
+ 平均回転待ち時間
+ データ転送時間

直感的には、次の流れです。

ヘッドを目的の場所へ動かす
↓
目的のデータが回ってくるのを待つ
↓
データを読み書きする

つまり、アクセス時間は 探す時間 + 待つ時間 + 読み書きする時間 です。

磁気ディスクは、円盤が回転し、磁気ヘッドが目的の位置へ移動してデータを読み書きします。

本棚から本を取る作業にたとえると、次のようになります。

目的の棚まで移動する
↓
目的の本が取りやすい位置に来るのを待つ
↓
本を読む

磁気ディスクでも同じです。

ヘッドを目的のトラックへ移動する
↓
目的のデータがヘッドの下に来るのを待つ
↓
データを転送する

この3つを合わせたものがアクセス時間です。

磁気ディスクのアクセス時間は、主に次の3つで構成されます。

式で表すと、次のようになります。

アクセス時間
= 平均シーク時間 + 平均回転待ち時間 + データ転送時間

平均回転待ち時間は、一般にディスクが1回転する時間の半分として考えます。

平均回転待ち時間
= 1回転にかかる時間 ÷ 2

なぜ半分かというと、目的のデータがどの位置にあるかによって、ほとんど待たずに読める場合もあれば、ほぼ1回転待つ場合もあるからです。

平均すると、約半回転分待つと考えます。

このテーマは、基本情報技術者試験の「コンピュータシステム」や「補助記憶装置」と関係する内容です。公式の出題範囲やシラバスは、IPA：基本情報技術者試験から確認できます。

科目Aでは、磁気ディスクの性能に関する正誤問題として出題されやすいです。

次の表現があれば、アクセス時間の式を思い出します。

例えば、次の記述は正しいです。

アクセス時間は、回転速度を上げるか、
位置決め時間を短縮すると短くなる。

理由は、回転速度を上げると回転待ち時間が短くなり、位置決め時間を短縮するとシーク時間が短くなるからです。

一方で、アクセス時間に 処理装置の前処理時間や後処理時間 を含める説明は不適切です。

問題文では、処理時間の見積りや性能改善の場面で、どの部分がボトルネックかを判断するのに役立ちます。

例えば、次のような改善策を考えます。

ディスクの回転速度を上げる
↓
平均回転待ち時間が短くなる
↓
アクセス時間が短くなる

また、ヘッドの移動を減らすようにデータを配置すると、シーク時間を短くできる場合があります。

関連するデータを近くに配置する
↓
ヘッド移動が少なくなる
↓
シーク時間が短くなる

問題文では、単に用語を覚えるより、次のように読むと判断しやすいです。

ヘッド移動の話 → シーク時間
回転を待つ話 → 回転待ち時間
読み書きそのもの → データ転送時間

磁気ディスクでよくある誤解は、アクセス時間、記憶容量、データ転送速度を同じように見てしまうこと です。

誤解	正しい理解
アクセス時間には前処理・後処理も含む	アクセス時間は、シーク時間 + 回転待ち時間 + データ転送時間
記憶容量はトラック当たりの容量とトラック数だけで決まる	シリンダ数なども関係する
データ転送速度は回転待ち時間で決まる	主に回転速度とトラック当たりの記憶容量が関係する
回転速度を上げてもアクセス時間は変わらない	回転待ち時間が短くなるため、アクセス時間短縮につながる
シーク時間と回転待ち時間は同じ	シークはヘッド移動、回転待ちは目的データが来るまでの待ち時間

記憶容量は、次のように考えます。

記憶容量
= トラック当たりの記憶容量
× 1シリンダ当たりのトラック数
× シリンダ数

データ転送速度は、次のように考えます。

データ転送速度
= 1回転で読めるデータ量
× 1秒間の回転数

試験では、何を聞かれているかを先に見るのが大切です。

時間を聞いている → アクセス時間
容量を聞いている → 記憶容量
速度を聞いている → データ転送速度