Cuando un proceso accede a una dirección virtual, el sistema operativo verifica si la página correspondiente está en la memoria física. Si es así, se concede el acceso. Si no es así, el sistema operativo cambia una página que no se está utilizando actualmente y cambia la página necesaria. Este proceso se llama paginación.
La memoria virtual optimiza el rendimiento de varias maneras. Primero, permite que el sistema operativo ejecute múltiples procesos al mismo tiempo, incluso si no hay suficiente memoria física para contener todos los procesos al mismo tiempo. Esto se debe a que el sistema operativo puede intercambiar páginas que no se están utilizando actualmente, dejando espacio para páginas de otros procesos.
En segundo lugar, la memoria virtual ayuda a prevenir la fragmentación de la memoria física. La fragmentación ocurre cuando la memoria física se divide en partes pequeñas e inutilizables. Esto puede dificultar que el sistema operativo asigne bloques contiguos de memoria a los procesos, lo que puede provocar una reducción del rendimiento. La memoria virtual evita la fragmentación al permitir que los procesos utilicen bloques de memoria física no contiguos.
En tercer lugar, la memoria virtual ayuda a proteger la memoria de un proceso para que no pueda acceder a otro proceso. Esto se debe a que cada proceso tiene su propio espacio de direcciones virtuales y el sistema operativo no permite que los procesos accedan a la memoria fuera de su propio espacio de direcciones.
En general, la memoria virtual es una poderosa técnica de administración de memoria que ayuda a mejorar el rendimiento, la confiabilidad y la seguridad de los sistemas operativos.