“格式化”这个概念涉及到一些计算机底层的知识。现代的计算机系统在使用上越来越简单，但操作者离底层却越来越远；本文试图用比较容易理解的“类比”的方法来理清其中的头绪，给你一个清晰的解答。

正如题图所暗示的，这个故事，要从“砖家”说起：

红砖相信大部分人都见过，但你是否知道红砖的制作过程呢？本人在童年时期曾亲眼见过，具体的步骤是这样的：

首先要取粘土，但不是任何粘土都行，比如农田里的粘土土质细腻，烧制之后不易开裂，强度也好，所以经常会在农田取土（也正是由于这点，农村取粘土烧红砖已经被禁止了，因为破坏土地）。

取土之后，就在粘土里掺水，在半干半湿的状态下反复锤炼，形成橡皮泥那样的可塑状态，再将其摊平；拿一个金属框，上面编织着纵横交错、形成一个个矩形网格的钢丝（想象羽毛球拍），把这个框从上往下压入摊平的粘土之中。此时钢丝切割粘土，就出现了一块块的矩形的砖头。砖头的长和宽就是钢丝格子的长和宽，砖头的高度就是粘土的厚度。

最后就是把砖头送入砖窑烧制，出来就是成品砖头了。

我们研究一下这个制作过程：

“粘土”处于可塑的状态，所以说粘土是“不规则的”、是“没有固定形状的”，或者说是“没有格式”的。

而烧制出的砖头是矩形的，于是我们说，粘土“有了固定的形状”，或者说，有了“格式”。

所以，从“没有格式”的粘土，到“有格式”的砖头的转化过程，就称之为“格式化”。

或者另一种说法：把粘土格式化为砖头！

砖头就这样诞生了，而它的使命也开始了。生产砖头的目的是盖房子，所以无数的砖头投入到建设之中去，成为了一座座风格迥异的建筑。

所以你注意到了，虽然输入的基本材料都是砖头，但建造出的房屋的外形却是千变万化。它们或优雅，或挺拔，给人以美感，与砖头那种千篇一律，看多让人生厌的立方体不可同日而语。

于是我们又得出结论：

1、粘土是有格式的，房屋也是有格式的，所以“砖头转变为房屋”的过程也是“格式化”

换句话说，就是：把砖头格式化为房屋。

2、虽然砖头和房屋都有格式，但格式不同，复杂度也不一样。砖头的格式很简单（或者说很“低级”），房屋的格式很复杂（或者说很“高级”）。于是：

粘土变为砖头的过程，称之为“低级格式化”（因为出来的产品是格式低级的砖头）。

砖头变为房屋的过程，称之为“高级格式化”（因为出来的产品是格式高级的房屋）。

砖头到此为止，接下来进入正题。

“磁盘”、“磁带”这些名字我们早就耳熟能详了。从名字也可以看出，这类存储介质的工作原理是与磁场有关的。磁盘与磁带虽然物理介质不同，但读写数据的原理却是一模一样的。下图是拆开外壳的硬盘，可见有几个圆盘垂直堆叠，上面还有尖锐的三角形摆臂：

在圆盘表面镀有纳米级别的磁性颗粒，既然带磁性，那么就有磁场方向。在磁盘刚刚被制造出来时候，NS磁场方向一片混乱，指向随机，此时的磁盘就像是“粘土”，处于可塑的状态。

通电之后圆盘开始高速旋转，做圆周运动（目前的家用硬盘是7200转/分钟），三角形摆臂在圆盘半径方向来回摆动，做径向运动，2个运动方向的组合，就是摆臂尖端的“磁头”在圆盘的不同的半径上画圈。（摆臂向外，磁头就画大圈，摆臂向内，磁头就画小圈）。

为啥要画圈呢？“磁头”其实就是电磁铁，通电以后产生磁场，由于磁头与磁盘表面靠得非常近，从而能够人为地修改磁场指向。例如S级朝上为1，N级朝上为0，那么把磁盘表面磁性颗粒的磁场指向修改为SNSNSNSN就代表了10101010，数据就写入磁盘了。按照某种固定的、重复的格式把数据写入磁盘，这些数据占据了磁盘表面的一个个扇状区域，称为“扇区”（这是数据读写的基本单元）；同半径的扇区组成的圆圈称之为“磁道”：

于是我们这样说：

刚出厂的磁盘，磁性颗粒的磁极指向是随机的，所以此时的磁盘是“没有格式”的。

经过磁头的写入之后，磁性颗粒的磁极指向排列就变得有了规则（有了“格式”）。

这种从无格式的磁极指向排列，变为有格式的磁极指向排列的过程，称之为“格式化”，也就是把无规则的磁盘格式化出有规则的扇区。

同时，比较砖头与扇区，砖头是最基本的建筑单元，扇区是最基本的数据读写单元；而且与砖头类似，砖头虽然有格式，但格式低级，扇区有格式，但格式也低级，所以更准确地说是“低级格式化”，因为出来的产品是格式低级的扇区。

接下来，作为基本读写单元的扇区（砖头）就要参与建造“房屋”了，那就是“文件系统”。

要建设房屋，自然要看建筑图纸，不同的图纸造出的房屋的特点、功能各不相同。比如居家型房屋要求有卧室和厨卫，北方还需要有暖气，大落地窗等等。但如果是仓库，那就不用厨房了，一个门卫使用的小卧室和卫生间足以，但要求面积要很大，举架要高等等。

那么，根据什么图纸用“扇区”来建设“文件系统”这个房屋，从而让文件（数据）入住呢？以下是32G的U盘的格式化选项：

上图可见有3种图纸，建造出的房屋（文件系统）各有其特点：

NTFS：单文件最大2TB，支持加密、压缩、权限、配额等高级功能，是PC内置硬盘的默认文件系统。

FAT32：改进自DOS的FAT16，单文件最大4GB，是U盘的默认文件系统。

exFAT：单文件最大理论上可达16EB，即避免了NTFS对U盘的过量写入，又避免了FAT32单文件最大4GB的限制，是专门设计用来在嵌入式设备/闪存/U盘上使用的文件系统，但到目前为止，应用范围比不上FAT32，比如很多广场舞音箱不支持exFAT。

以上是“Windows国”的房屋设计图纸，如果数据要入住“Linux国”的话，还有EXT2/3/4等图纸。

“文件系统”是按照某种高层逻辑组合的一堆扇区（就像“房屋”是按照某种高层逻辑组合的一堆砖头），自然它也有格式，而且是更高级的格式。于是我们总结一下磁盘的格式化过程：

先把初始的磁盘“低级格式化”出一堆扇区，再把这些扇区“高级格式化”为文件系统。

现在你知道了，当你在某个盘符上点鼠标右键，选择“格式化”的时候，做的是“高级格式化”，因为出来的产品是格式高级的“文件系统”。

那么“低级格式化”呢？很遗憾，因为涉及到一些非常底层的操作，如果处理不当会对硬盘造成故障，或者性能的下降，所以机械硬盘在出厂之前都已经低级格式化完毕了，用户硬盘到手，扇区就已经存在，只需要再高级格式化出"文件系统"就可以了。