概念解析
物理內存，在應用中，自然是顧名思義，物理上，真實的插在板子上的內存是多大就是多大了。而在CPU中的概念，物理內存就是CPU的地址線可以直接進行尋址的內存空間大小。比如8086只有20根地址線，那麼它的尋址空間就是1MB，我們就說8086能支持1MB的物理內存，及時我們安裝了128M的內存條在板子上，我們也只能說8086擁有1MB的物理內存空間。同理我們現在大部分使用的是32位的機子，32位的386以上CPU就可以支持最大4GB的物理內存空間了。正在運行的一個進程，他所需的內存是有可能大於內存條容量之和的，比如你的內存條是256M，你的程序卻要創建一個2G的數據區，那麼不是所有數據都能一起加載到內存（物理內存）中，勢必有一部分數據要放到其他介質中（比如硬盤），待進程需要訪問那部分數據時，在通過調度進入物理內存。所以，虛擬內存是進程運行時所有內存空間的總和，並且可能有一部分不在物理內存中，而物理內存就是我們平時所瞭解的內存條。有的地方呢，也叫這個虛擬內存爲內存交換區。
早期沒有虛擬內存的時候出現的問題：
1.現在有多個程序需要運行，但是內存空間不足了，就需要將其他程序暫時拷貝到硬盤當中，然後將新的程序裝入內存運行.由於大量的數據裝入裝出，內存的使用效率會十分Low。
2.由於程序都是直接訪問物理內存的，所以一個進程可以修改其他進程的內存數據，甚至修改內核地址空間中的數據。
3.因爲內存地址是隨機分配的，所以程序運行的地址也是不正確的。
Linux下虛擬內存的結構圖：
以32位機爲例，我們上圖看到的進程虛擬存儲器佔用3G虛擬內存空間，內核虛擬存儲器佔用1G的虛擬內存空間
什麼是虛擬內存地址和物理內存地址呢？
假設你的計算機是32位，那麼它的地址總線是32位的，也就是它可以尋址0~0xFFFFFFFF（4G）的地址空間，但如果你的計算機只有256M的物理內存0x~0x0FFFFFFF（256M），同時你的進程產生了一個不在這256M地址空間中的地址，那麼計算機該如何處理呢？
回答這個問題前，先說明計算機的內存分頁機制。計算機會對虛擬內存地址空間（32位爲4G）分頁產生頁（page），對物理內存地址空間（假設256M）分頁產生頁幀（page frame），這個頁和頁幀的大小是一樣大的，所以呢，在這裏，虛擬內存頁的個數勢必要大於物理內存頁幀的個數。在計算機上有一個頁表（page table），就是映射虛擬內存頁到物理內存頁的，更確切的說是頁號到頁幀號的映射，而且是一對一的映射。但是問題來了，虛擬內存頁的個數 > 物理內存頁幀的個數，豈不是有些虛擬內存頁的地址永遠沒有對應的物理內存地址空間？不是的，操作系統是這樣處理的。操作系統有個頁面失效（page fault）功能。操作系統找到一個最少使用的頁幀，讓他失效，並把它寫入磁盤，隨後把需要訪問的頁放到頁幀中，並修改頁表中的映射，這樣就保證所有的頁都有被調度的可能了。這就是處理虛擬內存地址到物理內存的步驟。
虛擬內存地址由頁號和偏移量組成。頁號對應的映射到一個頁幀。那麼，說說偏移量。偏移量就是我上面說的頁（或者頁幀）的大小，即這個頁（或者頁幀）到底能存多少數據。舉個例子，有一個虛擬地址它的頁號是4，偏移量是20，那麼他的尋址過程是這樣的：首先到頁表中找到頁號4對應的頁幀號（比如爲8），如果頁不在內存中，則用失效機制調入頁，否則把頁幀號和偏移量傳給MMU（CPU的內存管理單元）組成一個物理上真正存在的地址，接着就是訪問物理內存中的數據了。總結起來說，虛擬內存地址的大小是與地址總線位數相關，物理內存地址的大小跟物理內存條的容量相關。
