
Exatamente igual à organização de uma biblioteca, o sistema operacional guarda os dados nos espaços vazios do disco, rotulando-os com um FCB (File Control Block, Bloco de Controle de Arquivo) e ainda criando uma lista com a posição deste dado, chamada de MFT (Master File Table, Tabela de Arquivos Mestre). Sabendo a posição do arquivo a ser aberto/gravado, o sistema operacional solicita a leitura desta, decodifica/codifica e realiza a abertura/gravação do dado.
Um sistema de arquivo é assim: uma forma de criar uma estrutura lógica de acesso a dados numa partição. Sendo assim, também é importante referir que nunca poderá ter dois ou mais tipos de sistemas de arquivos(formatos) numa mesma partição.
O MBR (Master Boot Record) é um arquivo de dados interligado com a BIOS cuja importância é o reconhecimento do sistema de arquivos, como também na inicialização do sistema operacional.
Para a maioria dos usuários, o sistema de arquivos é o aspecto mais visível de um sistema operacional. Ele fornece o mecanismo para o armazenamento online e o acesso relacionado tantos aos dados como aos programas do sistema operacional e de todos os usuários do sistema de computação.O sistema de arquivos consiste em duas partes distintas: uma coleção de arquivos, cada um deles armazenando dados relacionados, e uma estrutura de diretórios, que organiza e fornece informação sobre todos os arquivos do sistema. Alguns sistemas de arquivos têm uma terceira parte, as partições, utilizadas para separar física ou logicamente grandes coleções de diretórios.
FAT-16
O sistema de arquivos FAT-16 é utilizado pelos sistemas operacionais MS-DOS e Windows 95. Este sistema utiliza 16 bits para o endereçamento de dados, podendo trabalhar no máximo com 65.526 (216) posições diferentes. Se observarmos que os setores possuem o tamanho de 512 bytes, fica fácil perceber que em FAT 16 só seria possível acessar 65.536 x 512 bytes= 33.554.432 bytes, isto é 32 MB. Mas trabalhar com discos de 32 MB, mesmo com o Windows 95 fica difícil... Para resolver este problema a Microsoft passou a apontar conjuntos de setores, os clusters, em vez dos setores somente,
FAT-32
O FAT32 (File Allocation Table ou Tabela de Alocação de Arquivos) é um sistema de arquivos que organiza e gerencia o acesso a arquivos em HDs e outras mídias. Criado em 1996 pela Microsoft para substituir o FAT16 usado pelo MDOS e com uma série de limitações. O FAT32 foi implementado nos sistemas Windows 95 (OSR2), Windows 98 e Millennium e ainda possui compatibilidade com os sistemas Windows 2000 e Windows XP, que utilizam um sistema de arquivos mais moderno, o NTFS, que foi continuado, sendo usado também nos sistemas Windows Vista, Windows 7 e Windows Server 2008 R1/R2 (para servidores empresariais).
NTFS
O NTFS foi desenvolvido quando a Microsoft decidiu criar o Windows NT: como o WinNT deveria ser um sistema operacional mais completo e confiável, o FAT não servia como sistema de arquivos por causa de suas limitações e falta de recursos. Na época, o que a empresa de Bill Gates queria era abocanhar uma fatia do mercado ocupada pelo Unix. Anteriormente, ela já havia tentado fazer isso em parceria com a IBM, lançando o OS/2 - no entanto as duas empresas divergiam em certos pontos e acabaram quebrando a aliança. O OS/2 usava o sistema de arquivos HPFS (High Performance File System - Sistema de Arquivos de Alta Performance), cujos conceitos acabaram servindo de base ao NTFS.
ReFS
Chamado ReFS (Resilient File System), ele deverá resolver falhas do NTFS usado nas versões atuais do sistema operacional da Microsoft.
A intenção é usar o sistema para substituir o NTFS também em desktops e outras versões do Windows como os recentes tablets.

“O sistema de arquivos está sendo desenvolvido para funcionar com uma ampla variedade de aparelhos”, afirma o gerente de desenvolvimento da companhia, Surendra Verma.
De acordo com o site IDG Now, o ReFS poderá suportar nomes e caminhos de arquivos com até 32.000 caracteres. Ele pode hospedar páginas com até 18 quintilhões de bytes e um máximo de 18 quintilhões de arquivos.
Além disso, o ReFS vai manter a compatibilidade inversa, na maior parte, com o NTFS, mas adiciona novos recursos para suportar um número maior de usos.