FATファイルシステム

FAT FileSystemは1977年来DISK BASICから始まり、以後MS-DOS、WindowsへとMicrosoft社OSで使用されているているファイル システムです。

MS-DOSの初期では、その管理領域の大きさが12bit（FAT12)で、 2^12=4096個（実際は4085（FFF5h）個）までのクラスタを管理することができましが、クラスタサイズは最大で32KBなので、32KB×4096=128MBまでの容量にしか対応できせんでした。
MS-DOS ver. 4.xではクラスタエントリの値を16bit（FAT16)、 65536個（これまた実際は65525（FFF5h）個）まで拡張して、最大32KB×65536=2GBの容量まで対応できるようにしました。

その後、2GBを越えるものも製品化され、パーティションを切って使用されましたが、2GBのパーティションというのも窮屈になり、またパーティションを1GB以上で切るとクラスタサイズは32KBになり、どんなに小さなファイルでも最低32KB領域を消費してしまう 事になります(クラスタギャップ)。
そこで、Windows 95 OSR2からディレクトリエントリが32bitに拡張されましたが、実際は28bitしか使われておらず、管理するクラスタ数も268435445（FFFFFF5h）個 となり理論上2TBまでの管理が可能となっています。
また、WindowsＮＴ系では「ＮＴＦＳ（Windows NT File System）」があります。

フォーマット（初期化）

フォーマットは、記録領域を区画整備して番地を付け、ディスクを使えるようにする作業です。まず、物理フォーマット（ローレベルフォーマット）と呼ばれる、ディスク上にある同心円状のトラックをセクタという領域に分割します。次に、論理フォーマットという、複数のセクタをクラスタという単位にまとめ 、システム領域・ディレクトリ領域・ＦＡＴ領域・データ領域を作成します。

クラスタギャップ

フラグメンテーション(fragmentation・断片化）
ハードディスクは、書き込み・削除というファイル操作を繰り返し行うと、自然にフラグメンテーションを起こします。
フラグメンテーションとは、ファイルが不連続のクラスタ（セクタではない）に分割されて記録されている状態のことです。

上の図のように、ファイルが不連続になって保存されてしまいます。このようなことが積み重なり、フラグメンテーションが起こると、ＨＤＤの読み込み などが遅くなることがあります。定期的に「デフラグ」を行っておきましょう。
ＯＳ添付のデフラグは　Executive Software社（国内販売は相栄電器） のDiskeeperのサブセットであり、より高速・便利なデフラグメントを行なうのにはDiskeeperが安心です。（私はExecutive Software社、相栄電器とは関係有りません）

ハードディスクの構造

	磁性体が塗られている円盤を何枚か同時に回転させて、磁気ヘッドで書きこみ、読み込みをしています。（非接触） この円盤のことを、プラッタ（ＤＩＳＫ）と呼びます。 またHDDの性能を示すのに5400rpmとか7200rpmとか書いてあるのがありますが、これはこのプラッタ（=円盤）の回転数のことです。
	プラッタを上から見たイメージでは、 同心円上にトラックがあり、一つの記憶単位を表します。 トラックを放射状に等分したところをセクタといいます。 同様に記憶単位で、HDDの一番小さな単位になります。 セクタが集まって１つのトラックを作るわけです。 このセクタを上記の条件により、いくつかまとめた単位が クラスタになります。 　　 プラッタ 円盤のこと。HDDに入っているディスクのこと。 トラック プラッタに書かれる円形のこと。記憶単位。 セクタ トラックを放射状に区切ったもの。HDDの最小記憶単位。 1トラック=α×セクタ（αは変数）となる。このαはAT互換機の中では63まで。つまりはトラックを63分割できる。 ブロック HDDでは512byteで1ブロック。 1ブロック=1セクタ つまりブロックもセクタも同じこと。 ヘッド HDDを読み書きするもの。 IDEの場合16まで、BIOSの場合255までサポート。 クラスタ OSによる最小記憶単位。 セクタ×β=1クラスタとなり、このβは各OSによって違う。
	ヘッドを動かすことなくアクセスできる各プラッタ（円盤）の同じ位置のトラックのことを一まとめにしてシリンダと呼ばれることがあります。