При логическом форматировании область данных диска разбивается на кластеры – группы смежных секторов. Размер кластера выбирается кратным степени числа 2. Каждый кластер имеет свой номер.

Кластер задает минимальный размер адресуемого пространства. Файлу на диске выделяется целое число кластеров. Если файл занимает более одного кластера, то все кластеры, занимаемые файлом, организуются в цепочку кластеров.

В зависимости от того, под какую файловую систему форматируется диск, создается таблица FAT или MFT.

Таблица FAT – таблица размещения файлов для файловых систем FAT, FAT16, FAT32; в ней компьютер запоминает цепочку кластеров, где размещаются файлы и папки диска. При повреждениях компьютер сам восстанавливает эту таблицу по ее копии.

FAT32 – файловая система, использующая 32-разрядную адресацию кластеров. Она поддерживает файлы размером не более 4 Гбайт. Диск, отформатированный под FAT32, содержит 3 области: загрузочную запись диска, таблицу FAT (две копии), область данных (файлы).

Загрузочная область содержит таблицу, описывающую все параметры диска, и короткую программу, используемую в процедуре начальной загрузки ОС.

Файловая система NTFS хранит информацию о файлах в главной файловой таблице MFT, строки которой соответствуют файлам, а столбцы – их атрибутам. Максимально возможный размер файла для NTFS составляет практически 16Тбайт.

NTFS является стандартной файловой системой для многих последних версий ОС Windows.

NTFS позволяет разделить доступ к информации для разных пользователей; назначить им квоты; использовать криптографирование файлов. Система обладает повышенной устойчивостью к ошибкам за счет ведения журнала, хранящего список изменений.

Процесс разбиения файла на фрагменты при записи на диск называется фрагментацией. Файлы, которые располагаются в цепочках из несмежных кластеров, называются фрагментированными. При большой степени фрагментации замедляется доступ к файлам. Дефрагментация – перераспределение файлов на диске, при котором они располагаются в непрерывных областях. Для нее существуют специальные программы – утилиты дефрагментации.

Существуют также утилиты проверки диска, которые проверяют правильность информации в таблицах распределения файлов и осуществляют поиск сбойных блоков диска.

Физические ошибки (дефекты) – это нарушения поверхности жесткого диска. Обычно они связаны с естественным износом диска.

Логические ошибки – это нарушения в файловой структуре.

Один из видов нарушений файловой структуры – потерянные кластеры: отдельные кластеры или их цепочки, помеченные как занятые, но не принадлежащие, ни одному файлу. Возможны также пересечения цепочек кластеров – ситуация, когда два файла ссылаются на одни и те же кластеры. Для исправления подобных ошибок программы проверки используют информацию из копий таблиц размещения файлов.