Mỗi hệ thống tập tin sau đó có thể sử dụng phương pháp của chính nó để chỉ định không gian tệp tin trong các đơn vị logic được gọi là các bó (clusters) hoặc các đơn vị phân bố (allocation units). Mỗi ổ cứng phải có ít nhất một phân vùng trong nó và có thể lên đến bốn phân vùng, mỗi phân vùng có thể hỗ trợ cùng loại hoặc khác loại hệ thống tập tin. Ba hệ thống tập tin phổ biến được các hệ thống máy tính ngày nay sử dụng.

+ FAT (File allocation table) – Hệ thống tập tin tiêu chuẩn được hỗ trợ bởi DOS và Windows 9x/Me. FAT cũng là hệ thống tệp tin mặc định được dùng bởi Windows 2000 và mới hơn trên các ổ đĩa Flash hay các ổ đĩa có khả năng tháo gỡ khác. Các phân vùng FAT hỗ trợ các tên tệp tin tối đa 11 ký tự (8 ký tự + 3 ký tự mở rộng) dưới DOS và 255 ký tự với Windows 9x (hoặc các phiên bản mới hơn). Hệ thống tệp tin FAT tiêu chuẩn sử dụng các số 12 hoặc 16 bit để xác định các bó, kết quả là một kích cỡ bộ đĩa tối đa 2GB.

+ FAT32 (File allocation table, 32 –bit) – Một hệ thống tập tin tùy chọn được hỗ trợ bởi Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2 ) và mới hơn. FAT32 sử dụng các số 32 –bit để xác định các bó, kết quả là một kích cỡ bộ đĩa đơn tối đa 2TB hay 2.048GB.

NTFS  (Windows NT File System) – Hệ thống tập tin thiết kế ringee cho Windows NT và mới hơn, hỗ trợ các tên tệp tin dài đến 256 ký tự và các phân vùng lên đến (về mặt lý thuyết) 16 exabyte. NTFS cũng cung cấp các thuộc tính mở rộng và các tính năng bảo mật hệ thống tập tin không tồn tại trong hệ thống tập tin FAT.

Cho đến khi phát hành hệ điều hành XP, FAT32 trở thành hệ thống tập tin phổ biến nhất. Bởi vì NTFS là thiết kế riêng cho Windows 2000 và mới hơn (và được yêu cầu cho Vista hay những bộ đĩa khởi động mới hơn), NTFS trở thành hệ thống tệp tin thông dụng nhất trên các ổ đĩa cố định. Cũng vậy hệ thống tập tin FAT là tiêu chuẩn cho các ổ đĩa có khả năng lưu động (chẳng hạn ổ đĩa Flash) và gần như mỗi hệ điều hành đều có thể truy cập, làm cho FAT trở thành định dạng tương thích nhất cho ổ đĩa ngoài trong môi trường hệ điều hành được trộn lẫn.

Thông thường, phân vùng được hoàn thành bằng việc chạy chương trình phân vùng đĩa kèm theo hệ điều hành. Tên và thao tác chính xác của chương trình phân vùng đĩa khác với hệ điều hành. Ví dụ, Windows 2000 và mới hơn của chương trình phân vùng đĩa khác với hệ điều hành. Ví dụ,Windows 2000 và mới hơn dùng thành phần bật nhanh Disk Management của dịch vụ Computer Managemetn hay lệnh DISKPART, trong khi Windows 9x/Me và cũ hơn dùng chương trình FDISK. Các công cụ phân vùng đĩa cho phép bạn chọn số lượng không gian trong ổ đĩa để sử dụng cho một phân vùng, từ một megabyte đơn của đĩa (hoặc 1%) đến toàn bộ dung lượng của ổ đĩa hoặc bao nhiêu tùy vào tập tên hệ thống cho phép. Thông thường nên có vài phân vùng khi có thể cho mỗi ổ cứng.

Các công cụ phân vùng đĩa được bao gồm trong phần lớn hệ điều hành thông thường không thể được sử dụng để thay đổi kích cỡ của một phân vùng; ngoài một vài ngoại trừ tất cả điều mà chúng có thể làm là bỏ đi hoặc tạo ra các phân vùng. Không may là việc bỏ đi hoặc tạo ra một phân vùng phá hủy và làm mất đi quyền truy cập vào dữ liệu được chứa trong phân vùng phá hủy và làm mất đi quyền truy cập vào dữ liệu được chứa trong phân vùng đó hay các dữ liệu đang ở trên vùng đĩa đó. Để dễ dàng làm trở lại kích cỡ hay thao tác các phân vùng mà không hủy dữ liệu, bạn có thể sử dụng các chương trình tiện ích của đơn vị thứ ba, chẳng hạn như Gparted Live (http://gparted.sourceforge.net/liveced.php), Partition Resizer (www.zeleps .com) hay Ranish Partition Manager (www.ranish.com/part).

Sau khi một ổ đĩa đã được phân vùng, mỗi phân vùng sau đó phải được hệ điều hành định dạng cấp cao rồi sẽ sử dụng chúng.

Trong quá trình định dạng cấp cao, hệ điều hành ghi các kiến trúc hệ thống tệp tin cần thiết để quản lý tập tin và dữ liệu trong đĩa. Các kiến trúc dữ liệu này cho phép hệ điều hành quản lý không gian trong đĩa, giữ rãnh ghi của các tập tin và thậm chí quản lý các vùng khiếm khuyết để chúng không gây ra lỗi.

Định dạng cấp cao thực sự không là một định dạng vật lý của ổ đĩa (ngoại trừ các ổ mềm trong một số trường hợp), mà đúng hơn là sự sáng tạo của bảng nội dung dành cho ổ đĩa. Các định dạng cấp nhất thật sự của các ổ đĩa cứng hiện đại được thực hiện bởi các nahf sản xuất và về mặt kỹ thuật không thể được thực hiện bởi người dùng. Hầu hết các nhà sản xuất ổ đĩa cứng làm sẵn chương trình khởi đồng và kiểm tra, chương trình thay thế mới cho các chương trình dạng cấp thấp. Mặc dù các chương trình khởi động này về mặt kỹ thuật không tái tạo các đánh dấu sector, chúng ghi lại phần dữ liệu của tất cả sector cũng như quản lý khiếm khuyết, bao gồm khả năng gán lại các sector dự phòng để thay thế các sector khiếm khuyết. Thông thường thời gian duy nhất chạy chương trình khởi động là khi bạn cố gắng sửa chữa một định dạng bị hỏng (các phần của đĩa không thể đọc được) hay trong một số trường hợp khi bạn muốn xóa sạch tất cả các dữ liệu trong ổ đĩa.

Nhiều loại ổ cứng dạng có trên thị trường, nhưng gần như tất cả đều dùng chung các thành phần vật lý cơ bản. Một số khác biệt có thể tồn tại trong sự thực thi của những thành phần này (và chất lượng các vật liệu được sử dụng để làm ra chúng), nhưng các đặc điểm hoạt động của hầu hết các ổ đĩa là tương tự nhau. Các thành phần cơ bản của một ổ cứng điển hình như sau ( xem Hình 9.6): 

Các platter, motor trục quay, các đầu từ và cơ cấu truyền động đầu từ thường được chứa trong một khoang được niêm phong gọi là bộ phận lắp ráp đầu từ đĩa (HAD: head disk asembly). HAD thường được xem như là một thành phần đơn: nó hiếm khi mở. Các bộ phận khác bên ngoài HAD ổ đĩa như các bo mạch chủ logic, các mặt vát và các cấu hình khác hoặc bộ khung phần cứng khác, có thể tháo rời khỏi ổ đĩa.

Một ổ đĩa cúng có một hoặc nhiều platter, hoặc các đĩa. Các ổ cứng hệ thống PC, qua nhiều năm, đã xuất hiện ở nhiều dạng. Thông thường, kích cỡ vật lý của một ổ đĩa được diễn tả giống như kích cỡ của các paltter. Bảng 9.4 liệt kê các kích cỡ platter đã được kết hợp với ổ cứng PC.

Ổ cứng lớn hơn có các platter 8”, 14”, hoặc thậm chí lớn hơn cũng có, nhưng các ổ đĩa này không được sử dụng ở các hệ thống máy PC. Hiện nay, ổ đĩa 3 ½ là phổ biến nhất dành cho máy để bàn và một số hệ thống xách tay, trong khi các ổ đĩa nhỏ hơn 2 ½” rất phổ biến ở hệ thống di động hoặc máy xách tay.

Hầu hết các ổ cứng có hai platter hoặc nhiều hơn, mặc dù một vài ổ đĩa nhỏ hơn được sử dụng trong các hệ thống xách tay và một vài ổ đĩa cơ bản dành cho máy tính để bàn chỉ có một platter mà thôi. Số lượng platter của một ổ cứng bị giới hạn bởi kích cỡ vật lý theo chiều dọc của ổ đĩa. Số lượng platter tối đa tôi thấy trong bất kỳ ổ đĩa 3 ½” nào là 12, tuy nhiên, hầu hết các ổ đĩa đều có 6 platter hoặc ít hơn.

Về cơ bản, các platter được làm từ hợp kim nhôm/magnesium cho độ bền và trọng lượng nhẹ. Tuy nhiên, mong muốn của các nhà sản xuất về những mật độ ngày càng cao và ổ đĩa phải càng ngày càng nhỏ hơn đã dẫn đến việc sử dụng platter làm bằng thủy tinh (hoặc kỹ thuật hơn, bằng hỗn hợp gốm tinh thủy). Một loại vật liệu, được Dow Corning Corporation sản xuất, gọi là MemCor, MemCor kết hợp thủy tinh với các mô gốm, cho phép chúng chịu đụng rạn nứt tốt hơn so với thủy tinh tinh khiết.Các platter thủy tinh cho ta độ cứng nhiều hơn kim loại (vì kim loại có thể bị bẻ cong còn thủy tinh thì không) và vì thế có thể được làm bằng máy để có độ dày bằng ½ độ dày của ổ đĩa nhôm cơ bản – đôi khi còn mỏng hơn. Các platter thủy tinh cũng khá ổn định về nhiệt hơn các platter làm bằng nhôm, có nghĩa là chúng không nở hoặc co rút nhiều với các thay đổi trong môi trường nhiệt độ. Nhiều ổ cứng hiện nay sử dụng các platter thủy tinh hay gốm thủy tinh.