Datorhårdvaran som ansvarar för att hantera datorns minnessystem kallas för minneshanteringsenhet (MMU). Denna komponent fungerar som en buffert mellan CPU:n och systemminnet. Funktionerna som utförs av minneshanteringsenheten kan typiskt delas in i tre områden: hantering av hårdvaruminne, hantering av operativsystems minne och hantering av applikationsminne. Även om minneshanteringsenheten kan vara en separat chipkomponent är den vanligtvis integrerad i den centrala processorenheten (CPU).
I allmänhet inkluderar hårdvaran som är associerad med minneshantering RAM-minne (Random Access Memory) och minnescacher. RAM är det fysiska lagringsutrymmet som finns på hårddisken. Det är datorns huvudsakliga lagringsområde där data läses och skrivs. Minnescacher används för att lagra kopior av viss data från huvudminnet. CPU:n kommer åt denna information som finns i minnescachen, vilket hjälper till att påskynda bearbetningstiden.
När det fysiska minnet, eller RAM, tar slut på minnesutrymme, använder datorn automatiskt virtuellt minne från hårddisken för att köra det begärda programmet. Minneshanteringsenheten allokerar minne från operativsystemet till olika applikationer. Det virtuella adressområdet, som är beläget inom centralenheten, består av ett antal adresser som är uppdelade i sidor. Sidor är sekundära lagringsblock som är lika stora. Den automatiserade personsökningsprocessen gör att operativsystemet kan utnyttja lagringsutrymme som är utspridda på hårddisken.
Istället för att användaren får ett felmeddelande om att det inte finns tillräckligt med minne, instruerar MMU automatiskt systemet att bygga tillräckligt med virtuellt minne för att köra applikationen. Sammanhängande virtuellt minnesutrymme skapas av en pool av lika stora block av virtuellt minne för att köra programmet. Denna funktion är en viktig nyckel för att få denna process att fungera effektivt eftersom systemet inte behöver skapa en bit virtuellt minne för att hantera programkraven. Att skapa olika storlekar av minnesutrymme för att rymma olika storleksprogram orsakar ett problem som kallas fragmentering. Detta kan leda till att det inte finns tillräckligt med ledigt utrymme för större program när det totala tillgängliga utrymmet faktiskt räcker.
Programminneshantering innebär processen att allokera det minne som krävs för att köra ett program från de tillgängliga minnesresurserna. I större operativsystem kan många kopior av samma applikation köras. Minneshanteringsenheten tilldelar ofta en applikation den minnesadress som bäst passar dess behov. Det är enklare att tilldela dessa program samma adresser. Minneshanteringsenheten kan också distribuera minnesresurser till program efter behov. När operationen är klar återvinns minnet för användning på annat håll.
En av de största utmaningarna för minneshanteringsenheter är att känna av när data inte längre behövs och kan kasseras. Detta frigör minne för användning på andra processer. Automatisk och manuell minneshantering har blivit ett separat studieområde på grund av detta problem. Ineffektiv minneshantering utgör ett stort problem när det kommer till optimal prestanda för datorsystem.