Основним типом пристрою, який використовується в сучасних обчислювальних системах для зберігання файлів, є дискові накопичувачі. Ці пристрої призначені для зчитування і запису даних на жорсткі і гнучкі магнітні диски.
Жорсткий диск складається з однієї або декількох скляних або металевих пластин, кожна з яких покрита з однієї або двох сторін магнітним матеріалом. Таким чином, диск в загальному випадку складається з пакета пластин.
На кожній стороні кожної пластини розмічені тонкі концентричні кільця - доріжки (traks), на яких зберігаються дані. Кількість доріжок залежить від типу диска. Нумерація доріжок починається з 0 від зовнішнього краю до центру диска. Коли диск обертається, елемент, званий головкою, зчитує двійкові дані з магнітної доріжки або записує їх на магнітну доріжку.
Головка може позиціонуватися над заданою доріжкою. Головки переміщаються над поверхнею диска дискретними кроками, кожен крок відповідає зрушенню на одну доріжку. Запис на диск здійснюється завдяки здатності головки змінювати магнітні властивості доріжки. Зазвичай все головки закріплені на єдиному переміщується механізмами і рухаються синхронно. Тому, коли головка фіксується на заданій доріжці однієї поверхні, всі інші головки зупиняються над доріжками з такими ж номерами. Сукупність доріжок одного радіуса на всіх поверхнях всіх пластин пакета називається циліндром (cylinder). Кожна доріжка розбивається на фрагменти, звані секторами (sectors) або блоками (blocks), так що все доріжки мають рівне число секторів, в які можна максимально записати одне і те ж число байт. Сектор має фіксований для конкретної системи розмір, що виражається ступенем двійки. Найчастіше розмір сектора становить 512 байт. Оскільки доріжки різного радіусу мають однакове число секторів, щільність запису стає тим вище, чим ближче доріжка до центру.
Операційна система при роботі з диском використовує, як правило, власну одиницю дискового простору, звану кластером (cluster). При створенні файлу місце на диску йому виділяється кластерами. Наприклад, якщо файл має розмір 2560 байт, а розмір кластера в файлової системі визначено в 1024 байта, то файлу буде виділено на диску 3 кластера. Іноді кластер називають блоком (наприклад, в ОС Unix), що може призвести до термінологічної плутанини. Взагалі, термінологія, яка використовується при описі форматів дисків і файлових систем, залежить від апаратної платформи операційної системи.
Доріжки і сектори створюються в результаті виконання процедури фізичного (низкоуровневого) форматування диска, що передує використанню диска. Для визначення меж блоків на диск записується ідентифікаційна інформація. Низькорівневий формат диска не залежить від типу операційної системи, яка цей диск буде викорис-заклику.
Розмітку диска під конкретний тип файлової системи виконують процедури високорівневого (логічного) форматування. При високорівневої форматуванні визначається розмір кластера і на диск записується інформація, необхідна для роботи файлової системи, в тому числі інформація про доступне і невикористовуваних просторі, про межі областей, відведених під файли і каталоги, інформація про пошкоджених областях. Крім того, на диск записується завантажувач операційної системи - невелика програма, яка починає процес ініціалізації операційної системи після включення живлення або рестарту комп'ютера.
Перш ніж форматувати диск під певну файлову систему, він може бути розбитий на розділи. Розділ це безперервна частина фізичного диска, яку операційна система надає користувачеві як логічний пристрій (використовуються також назви логічний диск і логічний розділ). Логічне пристрій функціонує так, як якщо б це був окремий фізичний диск. Саме з логічними пристроями працює користувач, звертаючись до них по символьних імен, використовуючи, наприклад, позначення А, В, С, SYS і т. П. Операційні системи різного типу використовують єдине для всіх них уявлення про розділи, але створюють на його основі логічні пристрою, специфічні для кожного типу ОС. Так само, як файлова система, з якою працює одна ОС, в загальному випадку не може інтерпретуватися ОС іншого типу, логічні пристрої не можуть бути використані операційними системами різного типу. На кожному логічному пристрої може створюватися лише одна файлова система.
В окремому випадку, коли все дисковий простір охоплюється одним розділом, логічний пристрій являє фізичний пристрій в цілому. Якщо диск розбитий на кілька розділів, то для кожного з цих розділів може бути створено окремий логічний пристрій. Логічне пристрій може бути створено і на базі декількох розділів, причому ці розділи не обов'язково повинні належати одному фізичному пристрою. Об'єднання декількох розділів в єдине логічне пристрій може виконуватися різними способами і переслідувати різні цілі, основні з яких: збільшення загального обсягу логічного розділу, підвищення продуктивності та відмовостійкості. Прикладами організації спільної роботи декількох дискових розділів є томи в ОС Novell NetWare або так звані RAID-масиви.
На різних логічних пристроях одного і того ж фізичного диска можуть розташовуватися файлові системи різного типу. Всі розділи одного диска мають однаковий розмір блоку, певний для даного диска в результаті низькорівневого форматування. Однак в результаті високорівневого форматування в різних розділах одного і того ж диска, представлених різними логічними пристроями, можуть бути встановлені файлові системи, в яких визначені кластери відрізняються розмірів.
Операційна система може підтримувати різні статуси розділів, особливим чином відзначаючи розділи, які можуть бути використані для завантаження модулів операційної системи, і розділи, в яких можна встановлювати тільки програми та зберігати файли даних. Один з розділів диска позначається як завантажується (або активний). Саме з цього розділу зчитується завантажувач операційної системи.