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ハードディスクの構造と記録方法

Last updated at Posted at 2022-07-26

ハードディスク

ハードディスクは硬い。
その強度と平滑性を生かして高速で回転している。
磁気の力で書き込み、読み込みをしている。
しかしちょっとした衝撃で壊れてしまう。

気づき

ハードだが弱い。
これから頑張ろう。

ハードディスクの構造

ディスク(プラッタ)アクセスアーム磁気ヘッドの3つで構成されている。

ディスク(プラッタ)

金属製やガラスでできている硬い円盤。
表面に磁性体が塗布もしくは蒸着されている。

アクセスアーム

先端に磁気ヘッドがついてるアーム。
指令を受けると目的位置の同心円上へと磁気ヘッドを運びます。

磁気ヘッド

微小な電磁コイル。
ディスクの磁性体を磁気ヘッドで磁性化させることでデータの読み書きを行う。

セクタとトラック

ハードディスクを最初使う前にフォーマット(初期化)と言う作業を行う必要がある。
この作業で
プラッタの上にはデータを記録するための領域が作成されます。
プラッタが細かく区画割りをされる。

扇状に分かれた最小範囲セクタ
そのセクタを複数集め1周分の領域をトラックと呼ぶ。

同心円状のトラックを複数まとめると、シリンダと言う単位になる。

ハードディスクの記憶容量

セクタ、トラック、シリンダの関係性がわかるとハードディスクの容量がわかる。
1セクタあたりの512バイト
1トラックのセクタ数40セクタ
1シリンダあたりのトラック数20
シリンダ数1500

これらの数値を掛けると約614MBになる。

ファイルはクラスタ単位で記録する

基本ソフトウェアであるOSがファイルを読み画期するときは複数のせくたを1ブロックとみなしたクラスタという単位を用いる。
1クラスタで収まらない場合は複数のクラスタを使う。余ったクラスタの領域は今後も利用されない無駄な領域となる。

データへのアクセスにかかる時間

データへアクセスすると言うのは、実際にデータを書き込んだり書き込み済みのデータを読み込んだりする作業のこと。
データへアクセスする手順がある

  • シーク(位置決め)

    アクセスアームを動かしてトラック位置まで運びます。
  • サーチ(回転待ち)

    目的のデータが磁気ヘッドの位置まで回ってくるのを待つ
  • データ転送

    セクタに書かれたデータを読み込む。

シークとサーチにかかる時間を待ち時間と呼ぶ.

データへのアクセスにかかる時間は上の3つかかる合計の時間をアクセス時間という。

問題

5000バイトのデータを読み出す場合のアクセス時間はいくつか?
回転速度5000回転/分
平均シーク時間20ミリ秒
1トラックあたりの記憶容量15000バイト

アクセスアームを動かして、目標のデータを待つ、読み込む。

アクセスアームを動かす時間 平均シーク時間 20ミリ秒

目標のセクタが回転して来る時間 60000ミリ秒を5000回転でわる。
一回転12ミリ秒
計算に用いるシーク時間とサーチ時間はともに平均値を使う。
なので最速で0秒最低で12秒になるその平均は6ミリ秒になる。

15000バイトを12ミリ秒で割る1250バイト/ミリ秒
5000バイトを読み取る時間は4ミリ秒になる。

20ms+6ms+4ms= 30ms
アクセス時間は30ms

気づき

想像できるようにする。
そうすると計算しやすくなる。

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出典

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