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将一个进程的地址空间划分成若干大小相等的区域，称为页。相应地，将主存空间划分成与页相同大小的若干物理块，称为块或页框架。在为进程分配主存时，将进程中若干页分别装入多个不邻接的块中。
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地址由两部分组成：前一部分为页号P；后一部分为偏移量W，即页内地址。下图中的地址长度为32位，其中第0~11位为页内地址（每页的大小为4KB），第12~31位为页号，所以允许地址空间的大小最多为1MB个页。
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系统为每个进程建立了一张页面映射表，简称页表。每个页在页表中占一个表项，记录该页在内存中对应的物理块号。进程在执行时，通过查找页表，就可以找到每页所对应的物理块号。可见，页表的作用是实现从页号到物理块号的地址映射。
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作业的地址空间被划分为若干段，每个段定义了一组逻辑信息。每个段都有自己的名字，都是从零开始编址的一段连续的地址空间。段的长度由相应逻辑信息组的长度决定，因而各段长度不等。整个作业的地址空间是二维的。分段系统中地址结构如下图所示，其逻辑地址由段号（名）和段内地址两部分组成，在该地址结构中，允许一个作业最多能有256个段，每个段的最大长度为64KB。
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在分段式存储管理系统中，为每个段分配一个连续的分区，而进程中的各个段可以离散地分配到内存中不同的分区中。在系统中为每个进程建立一张段映射表，简称为"段表"。进程在执行中，通过查段表来找到每个段所对应的内存区。所以说，段表实现了从逻辑段到物理内存区的映射。
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局部性原理是虚拟存储技术的理论基础，是指程序的执行往往呈现出高度的局限性，即程序执行时往往会不均匀地访问内存储器。程序的局限性表现为以下特征。
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（1）时间局部性：若一条指令被执行，则在不久的将来，它可能再被执行。
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（2）空间局部性：一旦一个存储单元被访问，则它附近的单元也将很快被访问。
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利用大容量的外存（通常是高速硬盘）来扩充内存，产生一个比有限的实际内存空间大得多的、逻辑的虚拟内存空间，以便能够有效地支持多道程序系统的实现和大型作业运行的需要，从而增强系统的处理能力。当进程要求运行时，不是将它的全部信息装入内存，而是将其一部分先装入内存，另一部分暂时留在外存。进程在运行过程中，要使用的信息不在内存时，发生中断，由操作系统将它们调入内存，以保证进程的正常运行。从用户角度看，该系统所具有的主存容量，将比实际主存容量大得多，人们把这样的存储器称为虚拟存储器。
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（1）请求分页系统。在分页系统的基础上，增加了请求调页功能和页面置换功能所形成的页式虚拟存储系统。请求分页机制是在纯分页的页表机制上形成的，由于只将应用程序的一部分调入主存，还有一部分仍在磁盘上，故需在页表中再增加若干项，如状态位、访问字段、辅存地址等供程序（数据）在换进、换出时引用。在请求分页系统中，每当所要访问的页面不在主存时，便要产生一个缺页中断，请求操作系统将所缺页调入主存。它与一般中断的主要区别在于：缺页中断在指令执行期间产生和处理中断信号，而一般中断在一条指令执行完后检查和处理中断信号；缺页中断返回到该指令的开始重新执行该指令，而一般中断返回到该指令的下一条指令执行。
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（2）请求分段系统。在分段系统的基础上，增加了请求调段和分段置换功能所形成的段式虚拟存储系统。
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（1）最佳置换（OPT）算法。OPT算法是一种理论化的算法。该算法淘汰在访问串中将来再也不出现的或是在最长时间内不再访问的页。这样，被淘汰掉的页将不会造成因需要访问该页又需要把它调入的现象。这种最佳策略本身不是一种实际的方法，它的理论价值在于：用OPT算法的缺页率去评价其他算法的优劣。
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（2）先进先出（FIFO）算法。FIFO算法总是选择作业中在主存驻留时间最长（即最老）的一页淘汰，即先进入主存的页先退出主存。其理由是，最早调入主存的页，其不再被使用的可能性比最近调入主存的页要大。
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（3）最近最久未使用置换（LRU）算法。LRU算法选择在最近一段时间内最久不用的页予以淘汰。这是最常用的页面置换算法。
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（4）最近未用置换（NUR）算法。NUR算法是将最近一段时间未引用过的页面换出。它是一种LRU的近似算法。
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