Напрягаю свою мозговую извилину и рожаю вот такой вариант:
1. Суммарное число файлов и каталогов не может превышать какого-то максимума Это количество зависит от формата хранения имени каталога и соотношения количества файлов и каталогов на диске (см. ниже).
2. Таблицу (длинной N байт) принадлежности файлов к каталогам и каталогов к каталогам держать в 9-м системном секторе. Там же держать дескриптор системы и контрольную сумму и др. необходимую информацию.
4. Названия каталогов хранить в первых 9-ти секторах системной дорожки, при этом хранить их начиная с конца 8-го сектора и далее вниз. То есть файлы растут снизу вверх, а каталоги сверху вниз пока где-то они не встретятся

Необходимо помнить, что список файлов закачивается нулем, а каталоги тоже нужно чем-то заканчивать (тем же нулём), то на стыке одно название теряется - за этим нужно четко следить.