Страничная виртуальная память и физическая память представляются состоящими из наборов блоков или страниц одинакового размера. Виртуальные адреса делятся на страницы, соответствующие единицы в физической памяти образуют страничные кадры, а в целом система поддержки страничной виртуальной памяти называется пейджингом. Передача информации между памятью и диском всегда осуществляется целыми страницами.
Виртуальный адрес преобразуется в упорядоченную пару (p,d), где p – номер страницы в виртуальной памяти, а d – смещение в рамках страницы p, внутри которой размещается адресуемый элемент.
Поскольку число виртуальных страниц велико, таблица страниц принимает специфический вид, среди атрибутов страницы появляются биты присутствия, модификации и другие управляющие биты.
При отсутствии страницы в памяти в процессе выполнения команды возникает исключительная ситуация, называемая страничное нарушение или страничный отказ. Обработка страничного нарушения заключается в том, что выполнение команды прерывается, затребованная страница подкачивается из конкретного места вторичной памяти в свободный страничный кадр физической памяти и попытка выполнения команды повторяется. При отсутствии свободных страничных кадров на диск выгружается редко используемая страница. Для управления физической памятью ОС поддерживает структуру таблицы кадров. Она имеет одну запись на каждый физический кадр, показывающий его состояние.
В большинстве современных компьютеров со страничной организацией в основной памяти хранится лишь часть таблицы страниц, а быстрота доступа к элементам таблицы текущей виртуальной памяти достигается за счет использования сверхбыстродействующей памяти, размещенной в кэше процессора.