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在单道批处理系统阶段，一个系统在一个时间段内只执行一个程序，内存的分配极其简单，即仅分配给当前运行的进程。引入多道程序的「并发」执行后，进程之间共享的不仅仅是处理机，还有主存储器。然而，共享主存会形成一些特殊的挑战。若不对内存进行管理，则容易导致内存数据的混乱，以至于限制进程的「并发」执行。因此，为了更好地支持多道程序并发执行，必须进行内存管理。
页表项的作用是找到该页在内存中的位置。以 32位逻辑地址空间、字节编址单位、一页 4KB为例，地址空间内共含有 2^32B/4KB二 1M 页，需要 log21M =20 位才能保证表示范围能容纳所有页面，又因为以字节作为编址单位，即页表项的大小 ≥ 20/8=3B。所以在这个条件下，为了保证页表项能够指向所有页面，页表项的大小应该大于 3B：当然，也可选择更大的页表项大小，让一个页面能够正好容下整数个页表项，以方便存储（例如取成 4B，一页正好可以装下 1K个页表项），或增加一些其他信息。
多级页表解决了当逻辑地址空间过大时，页表的长度会大大增加的问题。而采用多级页表时，一次访盘需要多次访问内存甚至磁盘，会大大增加一次访存的时间。
上一节提到过，多道程序并发执行不仅使进程之间共享了处理器，而且同时共享了主存。然而，随着对处理器需求的增长，进程的执行速度会以某种合理平滑的方式慢下来。但是，若同时运行的进程太多，则需要很多的内存，当一个程序没有内存空间可用时，那么它甚至无法运行。所以，在物理上扩展内存相对有限的条件下，应尝试以一些其他可行的方式在逻辑上扩充内存。
- 虚存的实际容量 <= 内存容量和外存容量之和，这是硬件的硬性条件规定的，若虛存的实际容量超过了这个容量，则没有相应的空间来供虚存使用。
- 虚存的最大容量 <= 计算机的地址位数能容纳的最大容量。假设地址是 32 位的，按字节编址，一个地址代表 1B 存储空间，则虚存的最大容量 ≤ 4GB (2^32B）。这是因为若虚存的最大容量超过 4GB，则32 位的地址将无法访问全部虚存，也就是说 4GB 以后的空间被浪费了，相当于没有一样，没有任何意义。
虚拟内存使用外存上的空间来扩充内存空间，通过一定的换入/换出，使得整个系统在逻辑上能够使用一个远远超出其物理内存大小的内存容盘。
因为虚拟内存技术调换页面时需要访问外存，会导致平均访存时间增加，若使用了不合适的替换算法，则会大大降低系统性能．
