Espaço de núcleo
Um sistema operacional convencional separa a memória virtual em espaço do núcleo e espaço do usuário. O espaço do núcleo é estritamente reservado para o núcleo, extensões do núcleo e alguns drivers de dispositivos. Em muitos sistemas operacionais, o espaço de memória ocupada pelo núcleo nunca é paginada no disco. De outro lado, o espaço de memória do usuário (no qual funcionam todos os aplicativos de modo usuário) pode ser paginada no disco sempre que necessário.
Cada processo no espaço de usuário executa no seu próprio espaço de memória virtual e, exceto se requisitado, não pode acessar a memória de outro processo. Essa é a base de proteção de memória nos principais sistemas operacionais de hoje. Dependendo do privilégio, os processos podem requisitar ao núcleo o mapeamento de parte de outros espaços de memória de processos para os seus próprios como é o caso de depuradores. Os programas podem, inclusive, requisitar áreas de memória compartilhadas com outros processos.
Uma outra abordagem de sistemas operacionais experimentais é ter um único espaço de endereços para todo software e invocar a linguagem de programação da máquina virtual para certificar-se de que memória arbitrária não possa ser acessada - os aplicativos simplesmente não podem adquirir nenhuma referência dos objetos os quais não são permitidos o acesso. Essa abordagem tem sido implementada no JXOS, Unununium bem como no projeto de pesquisa da Microsoft Singularity.
