Moderne Prozessoren erlauben einen Mehrbenutzer­, Multitasking­ und mehrfädigen (multi­threaded) Betrieb, in dem mehrere Benutzerprogrammen und Tasks zeitlich ineinander verzahnt ausgeführt werden können. Weitere Anwendungen, wie Datenbanken, grafische Datenverarbeitung oder datenintensive Multimediaprogramme passen einschließlich ihrer Daten nicht in den Hauptspeicher. Deshalb wird die Kapazität des Hauptspeichers durch das Einbeziehen des Hintergrundspeichers erweitert (virtueller Hauptspeicher). Dies stellt hohe Anforderungen an die Speicherverwaltung. Ein Abbildungsmechanismus, der den sehr großen virtuellen Adressraum des Prozessors auf die effektive Hauptspeicherkapazität abbildet ist notwendig. Dabei sollen sich jeweils nur die aktuell benötigten Daten im physikalisch vorhandenen Hauptspeicher befinden.
In diesem Vortrag, der ein Teil der Lehrveranstaltung für Rechnerorganisation ist, werden Prinzipien der virtuelle Adressabbildung in modernen Prozessoren vorgestellt. Nach einer kurzen Einführung in die Speicherhierarchie, in der aufgezeigt wird, an welcher Stelle die virtuell Adressabbildung stattfindet, werden Mechanismen zur Adressabbildung beschrieben. Im Einzelnen umfasst dies die Unterteilung des Speichers in Segmenten bzw. Seiten mit den zugehörigen Adressberechnungsvorschriften sowie die Unterstützung der Adressumsetzung durch die Hardware und ihre Beschleunigung durch den Einsatz von sogenannten translation lookaside buffer.