Каким образом осуществляется запись на жесткий диск?
Сначала решает драйвер файловой системы. Именно он распределяет запись по кластерам - логическим единицам ФС. Затем он даёт диску команду записать кластер в определённые логические секторы (LBA). Ну а потом уже диск решает, какие именно физические секторы (или блоки для SSD) соответствуют данным логическим.
У HDD, обычно, это соответствие задано жёстко, за исключением сбойных секторов, которые маппируются по специальной таблице в резервные.
У SSD есть таблица текущего маппинга, которая постоянно перестраивается так, чтобы максимально равномерно (по количеству циклов записи) задействовать блоки памяти.
если мы удалили файл с локального диска С и сразу записали новый файл, то новый файл будет физически располагаться на месте (по адресу) удаленного?Нет.Кто или что решает о месте записи на HDD?Файловая система.А как SSD? Если там освободилось часть памяти, то куда будет записана новая информация? Там все гораздо сложнее - все решает контроллер диска. Во первых он оценивает блоки по степени износа и выбирает из свободных те, которые наименее изношены.
Даже если вы ничего не записываете, а просто читаете, SSD все равно будет перемещать информацию. 
А если диск заполнен полностью и свободного места для записи нет, там вообще бардак.
Чтобы записать нужно стереть, но стирать можно только большой блок размером в несколько мегабайт, и на этом блоке могут хранится как уже удаленные данные, так и актуальные. Поэтому перед стиранием блок нужно считать в память, потом записать актуальные данные и новые данные .