A resposta curta é sim. Sua latência total no disco rígido é [latência de busca] + [latência de rotação].
A unidade de 10K RPM terá uma menor latência rotacional devido à sua rotação mais rápida e também será capaz de ler os dados da unidade mais rapidamente. O que o cache mais alto fará é para gravações. Um cache é semelhante a um buffer. Quando ler dados do disco, armazenará dados e dados acessados recentemente nas proximidades para um acesso mais rápido. Isso é chamado de localidade temporal e espacial. O cache mais alto será útil se seu padrão de acesso for tal que você leia muito o mesmo arquivo ou os dados sejam armazenados próximos uns dos outros.
A Wikipedia tem uma página decente em caches de disco .