分页系统把虚拟地址拆成虚拟页号和页内偏移。MMU 根据页号查映射得到物理页框号，再将页框号与原偏移拼成物理地址。页表项还可包含有效位、读写执行权限、用户/内核权限、访问位和脏位等信息；具体位布局由架构决定。

每次都遍历内存中的页表会很慢，因此处理器使用 TLB 缓存近期地址转换。TLB 命中时可快速取得页框映射；未命中时硬件或内核按架构规则遍历页表，再把结果放入 TLB。TLB miss 不等于缺页：如果页表项有效，遍历后即可继续；只有映射缺失或权限检查失败才需要异常处理。

大地址空间若使用单层页表会非常庞大。多级页表把虚拟页号拆成多段索引，逐级索引页表页，只为实际使用的地址区域分配下级页表，节省稀疏地址空间的内存。代价是 TLB 未命中时需要多次内存访问，因此处理器还可能使用页表遍历缓存或大页减少转换压力。

地址映射不仅是“找到物理页”。内核必须检查访问权限；例如尝试写入只读页可能触发保护异常，内核若识别为写时复制则会复制页面并更新映射，否则会向进程报告错误。修改映射后还要按架构规则维护 TLB 一致性。