Jednotka správy paměti

MMU jednotky rozdělují virtuální adresní prostor na stránky. Velikost každé stránky se rovná mocnině čísla 2, obvykle několika KiB, nicméně může být i mnohem větší. Dolních n bitů z adresy (ofset bez čísla stránky) zůstává beze změny. Horní bity z adresy označují číslo virtuální stránky. MMU překládá číslo virtuální stránky na fyzickou stránku nejprve pomocí asociativní cache paměti, nazývané TLB (Translation Lookaside Buffer). Pokud se požadovaná stránka v TLB nevyskytuje, je spuštěn pomalejší mechanismus, vyhledávání v tabulce stránek (EAT). Fyzické číslo stránky je zkombinováno s číslem rámce stránky (hodnota v tabulce stránek), což vytvoří kompletní fyzickou adresu. Položka v tabulce stránek, nebo TLB může také obsahovat informaci, zdali je na vybrané stránce zapsána nějaká informace, doba posledního použití, či přístupová oprávnění (uživatelský, nebo privilegovaný mód). Tyto informace mohou být využity mechanismem pro plánování procesů.

Občas položka TLB, nebo tabulka stránek neumožní přístup na virtuální stránku. To může být způsobeno tím, že na zvolené virtuální stránce není adresována žádná fyzická paměť (což bývá často důsledek softwarové chyby), anebo proto, že je požadovaná stránka odsunuta na disku. V tom případě vyšle MMU řadiči zprávu o výpadku stránky. Operační systém poté vykoná patřičnou obsluhu přerušení. Pokud ještě je v operační paměti volné místo, provede se přemapování a použité virtuální číslo stránky je nastaveno na novou fyzickou adresu. Pokud již volné místo v operační pamětí není, je pro účel přemapování zvolena „nahrazovacím“ algoritmem existující stránka s tím, že původní data jsou uložena na pevný disk.

Výhodná vlastnost MMU je také eliminace problému s fragmentovanou pamětí. Souvislý blok virtuálních adres může totiž být namapován na více bloků fyzické paměti, které nemusí být uloženy vcelku. Kromě toho může být každému procesu přidělen virtuální adresní prostor, do kterého nemají přístup ostatní procesy.

V některých případech může být chyba stránky využita pro detekci chyby v programu. Klíčovým přínosem MMU je ochrana paměti: jádro operačního systému může použít MMU k ochraně proti chybám v programech, když detekuje (či znemožní) přístup do paměti, která danému procesu nepatří. Znamená to, že OS přiděluje každému programu svůj vlastní adresový prostor. MMU také zmírňuje problém fragmentace paměti. Potom co byly přiděleny bloky paměti a následně uvolněny, volná paměť může začít s fragmentací (přerušovanou) tak, že největší souvislý blok volné paměti může být mnohem menší než celková velikost uvolněné paměti. Souvislý rozsah adres virtuální paměti, může být mapován na několik nesousedících bloků fyzické paměti. U prvních návrhů mikroprocesorů se správa paměti prováděla v samostatném integrovaném obvodu, jako je VLSI VI475 (1986), Motorola 68851 (1984). Později mikroprocesory (Motorola 68030 a Zilog Z280) umístily MMU spolu s CPU na stejný integrovaný obvod, stejně jako Intel 80286 a později x86 mikroprocesory.

Většina moderních systémů rozdělí paměť na stránky, které jsou 4–64 KiB velké, často s možností využití velké stránky od 2 MiB do 512 MiB. Stránka překladů je uložena v tzv. Translation Lookaside Buffer (TLB). Některé systémy, zejména starší RISC, byly v pasti, když nemohly najít stránku s překladem v TLB. Většina systémů povoluje vypnutí MMU.