虚拟内存是指把磁盘的一部分作为假想的内存来使用。这与磁盘缓存是假想的磁盘(实际上是内存)相对，虚拟内存是假想的内存(实际上是磁盘)。
通过借助虚拟内存，在内存不足时也可以运行程序。例如，在只剩下5MB内存空间的情况下也能运行10MB大小的程序。不过，就如本章开头所讲述的那样，CPU只能执行加载到内存中的程序。虚拟内存虽说是把磁盘作为内存的一部分来使用，但实际上正在运行的程序部分，在这个时间点上是必须存在在内存中的。也就是说，为了实现虚拟内存，就必须把实际内存(也可称为物理内存)的内容，和磁盘上的虚拟内存的内容进行部分置换，并同时运行程序。
刚才已经说过，Windows提供了虚拟内存机制作为操作系统。在当前的Windows中，虚拟内存依然发挥着很大的作用。虚拟内存的方法有分页式和分段式两种。
分段式虚拟内存是指，把要运行的程序分割成以处理集合及数据集合等为单位的段落，然后再以分割后的段落为单位在内存和磁盘之间进行数据置换。
Windows采用的是分页式。该方式是指，在不考虑程序构造的情况下，把运行的程序按照一定大小的页(page)进行分割，并以页为单位在内存和磁盘间进行置换。在分页式中，我们把磁盘的内容读出到内存称为Page In，把内存的内容写入磁盘称为Page Out。一般情况下，Windows计算机的页的大小是4KB。也就是说，把大程序用4KB的页来进行切分，并以页为单位放入磁盘(虚拟内存)或内存中(如下图)。
为了实现虚拟内存功能，Windows在磁盘上提供了虚拟内存用的文件(page file，页文件)。该文件由Windows自动做成和管理。文件的大小也就是虚拟内存的大小，通常是实际内存的相同程度至两倍程度。通过Windows的控制面板，可以查看或变更当前虚拟内存的设定。
