חלק ממערכות ההפעלה משתמשות בהבאה לפי תחזית, המכונה גם בשם "הבאה מוקדמת". מערכות הפעלה אלו מנסות מעת לעת לנחש באלו דפים יהיה בקרוב צורך ומתחילות לטעון אותם לתוך הזיכרון הראשי. באסטרטגיה זו יש שימוש בהיוריסטיקות שונות, כגון "אם בהפניות תוכנית אחת הכתובת הווירטואלית גורמת לתקלת דף, אולי הדפים הבאים במרחב הכתובות הווירטואליות יהיו בקרוב בשימוש" ו"אם תוכנית אחת גדולה רק הסתיימה, השאר הרבה זיכרון RAM פנוי, אולי המשתמש יחזור להשתמש בכמה תוכניות שדופדפו לאחרונה מהזיכרון הראשי".
ניקוי מוקדם.
מערכות הפעלה מבוססות UNIX מסנכרנות את הנתונים באופן עיתי כדי לנקות את כל הדפים שבשימוש. הן שומרות את כל הדפים ששונו בזיכרון הפיזי לדיסק הקשיח כדי להימנע מהצורך לכתוב את תוכן הדף בעת פסיקת דף. "חלונות" מבצעת את אותו הדבר באמצעות תהליכון "כתיבת הדפים ששונו".
תהליך זה מסייע לריצה מהירה יותר של תוכניות משום שניתן לטעון דפים לכתובות שבשימוש ללא הצורך בכתיבה של הדפים ששונו לדיסק לפני מיחזורם.
העמסה (Thrashing).
על פי עקרון המקומיות מגיעות רוב התוכניות למצב יציב בדרישות הזיכרון שלהן, הן מבחינת ההוראות והן מבחינת הנתונים אליהם הן ניגשות. קבוצת הדפים הדרושים לתוכנית מכונה לעיתים קבוצת עבודה (working set).
מערכות זיכרון וירטואלי עובדות באופן היעיל ביותר כאשר היחס בין קבוצת עבודה למספר הכולל של הדפים שניתן לאחסן בזיכרון RAM הוא נמוך מספיק כדי לצמצם את מספר פסיקות הדף. תוכנית שפועלת עם מבני נתונים ענקיים דורשת לפעמים להגדיר קבוצת עבודה גדולה מדי מכדי להיות מנוהלת ביעילות על ידי מערכת הדפים וכתוצאה מכך פסיקות הדף התדירות מאטות את המערכת באופן דרסטי. מצב זה נקרא העמסה - הדפים מוחלפים ולאחר מכן הגישה גורמת לפסיקות תכופות.
באלגוריתמים המבוססים על קבוצות עבודה יש מעט מאוד גידול במספר ההחטאות של הדפים (מספר פסיקות הדף) עד לנקודה קריטית (כאשר התקלות עולות באופן דרמטי ורוב כוח העיבוד של המערכת מבוזבז על הטיפול בהם). דוגמה קיצונית מעין זו של המצב קרתה במערכות המיינפריים IBM System/360 מודל 67 וסדרת System/370 של IBM, שבהן הוראה מסוימת יכולה להכיל הוראת ביצוע שחוצה את גבול העמוד, שמצביעה להוראת תזוזה שגם היא חוצה גבולות הדף, שהיא בעצמה משתמשת בנתונים ממקור שחוצה את גבולות הדף, כדי להצביע על נתונים שהם מעבר לגבולות הדף. המספר הכולל של הדפים שבשימוש ההוראה המסוימת הזו הוא שמונה וכל שמונת הדפים חייבים להיות טעונים בזיכרון באותו זמן. אם מערכת ההפעלה תקצה פחות משמונה עמודים של הזיכרון הפיזי בדוגמה זו, הרי כאשר היא מנסה להחליף את חלק ההוראה או להביא נתונים בשאר הגישות, ההוראה תגרום שוב לתקלת דף, דבר שיגרום לכל ניסיון להפעיל מחדש את ההוראה להיכשל.
כדי להקטין את ההחלפה המוגזמת, וכך אולי לפתור בעיות העמסה, המשתמש יכול לעשות כל אחת מהפעולות הבאות:
מימושים של זיכרונות משניים.
חלונות x.3 וחלונות 9x.
מיקרוסופט הציגה את יכולת הזיכרון הווירטואלי בחלונות 3.0 ב־1990 וזאת בתגובה לכישלונות של חלונות 1.0 וחלונות 2.0 ובניסיון לקצץ את דרישות המשאבים של מערכת ההפעלה, המשתמשת בקבצים המכונים קובצי החלפה לצורך הזיכרון המשני.
ההחלטה של מיקרוסופט להתייחס לקובץ החלפה כ"זיכרון וירטואלי" יצרה בלבול - בעוד שלמתחילים אין בעיה עם הניסוח הזה, מאחר שבשונה מקבצים שהם בעלי גודל משתנה לכל תהליך יש גודל זיכרון ווירטואלי קבוע (שלא ניתן לשינוי) - בדרך כלל 2GB ולמשתמש יש רק אפשרות לשנות את קיבולת הדיסק המוקדשת לקובץ ההחלפה.
חלונות x.3 יוצרת קובץ מוסתר בשם 386SPART.PAR או WIN386.SWP (הנמצא בדרך כלל בספריית השורש אך עשוי להיות במקום אחר, בדרך כלל בספריה של חלונות) לשימוש כקובץ החלפה. גודל הקובץ תלוי במקום שהוקצה לקובץ ההחלפה שהוגדר במערכת (הגדרה שנבחרת על ידי המשתמש בלוח הבקרה). אם המשתמש מעביר או מוחק קובץ זה, המסך הכחול יופיע באתחול הבא של חלונות, עם הודעת שגיאה המודיע כי קובץ ההחלפה הקבוע פגום (בין אם הוא קיים או לא) והמשתמש יתבקש להחליט האם למחוק את הקובץ.
חלונות 95, חלונות 98 וחלונות Me משתמשות בקובץ דומה, שהגדרותיו נמצאות גם הן בלוח הבקרה. חלונות מגדירה באופן אוטומטי את הגודל ההתחלתי של הקובץ כגדול בחצי מגודל הזיכרון הפיזי ומרחיבה אותו עד פי 3 מגודל הזיכרון הפיזי במידת הצורך. אם המשתמש מפעיל יישומים עתירי שימוש בזיכרון במערכת עם זיכרון פיזי נמוך אזי עדיף להגדיר באופן ידני את הגדלים הללו לערך גבוה יותר מאשר ברירת המחדל .
חלונות NT.
בגרסאות מבוססות NT של חלונות (כמו חלונות XP וחלונות Vista), הקובץ המשמש לדפדוף נקרא pagefile.sys ומיקום ברירת המחדל שלו הוא בספריית השורש של המחיצה שבה מותקנת חלונות. ניתן להגדיר את חלונות כך שתשתמש בשטח פנוי על כל הכוננים הזמינים כקובצי החלפה אולם נדרש להגדיר את מחיצת האתחול (כלומר הכונן המכיל את ספריית חלונות) עם קובץ החלפה במקרה שהמערכת מוגדרת לכתוב את הגרעין או שכפול של הזיכרון המלא לאחר קריסה. חלונות משתמשת בקובץ ההחלפה במחיצת האתחול כמקום אחסון זמני עבור עותק הזיכרון וכאשר המערכת מאותחלת, חלונות מעתיקה את עותק הזיכרון מקובץ ההחלפה לקובץ נפרד ומשחררת את השטח שהשתמשו בו בקובץ ההחלפה.
קיטוע.
בתצורת ברירת המחדל של חלונות, קובץ ההחלפה יכול להתרחב מעבר להקצאה הראשונית שלו בעת הצורך. אם דבר זה קורה בהדרגה, ניתן לקבל קיטוע מסיבי היכול לגרום לבעיות ביצועים. העצה הנפוצה למניעת זאת היא להגדיר גודל של קובץ החלפה אחד "נעול", כך שחלונות לא תרחיב אותו. אולם קובץ ההחלפה מתרחב רק כאשר הוא כבר מלא, קרי, בתצורת ברירת המחדל, כאשר הוא 150% של הזיכרון הפיזי הכולל. לפיכך, הגודל הכולל עבור קובץ ההחלפה של הזיכרון הווירטואלי על הדיסק חייב להיות גדול מ־250% של הזיכרון הפיזי של המחשב לפני ההרחבה של קובץ ההחלפה.
הקיטוע של קובץ ההחלפה בעת שהוא מתרחב הוא זמני, משום שברגע שאזורים בהרחבה כבר אינם בשימוש (באתחול מחדש הבא, אם לא קודם לכן) ההקצאות של השטח הנוסף בדיסק משוחררים וקובץ ההחלפה חוזר לגודלו המקורי.
נעילת גודל קובץ הדף עשויה להיות בעייתית במקרה שבו דרישות הזיכרון של יישום גדולות יותר מהגודל הכולל של הזיכרון הפיזי וקובץ ההחלפה. במקרה זה בקשות הקצאת זיכרון ייכשלו והדבר עלול לגרום לכישלון של יישומים ותהליכים במערכת. תומכי ההימנעות מהנעילה יציינו כי קובץ ההחלפה נקרא או נכתב לעיתים רחוקות בסדר רציף, כך היתרון של הביצועים שיש לקובץ ההחלפה רציף לגמרי הוא מינימלי. עם זאת, קיימת הסכמה כללית כי קובץ החלפה גדול מאפשר להשתמש ביישומים כבדים יותר מבחינת זיכרון, ואין שום השקעה חוץ מאשר שטח דיסק יותר גדול יותר בשימוש עבורו.
איחוי קובץ ההחלפה מדי פעם מומלץ גם על מנת לשפר את ביצועי מערכת ההפעלה חלונות כאשר היא משתמשת באופן קבוע בזיכרון הרבה יותר גדול מהזיכרון הפיזי הכולל שלה. עם זאת, מלבד התוצאה הזמנית במקרה של ההתרחבות, קובץ ההחלפה איננו נעשה מקוטע לאורך הזמן ובאופן כללי, בעיות ביצועים הקשורות לגישה לקובץ ההחלפה ניתנות לטיפול הרבה יותר יעיל על ידי הוספת יותר זיכרון פיזי.
לינוקס.
לינוקס ומערכות Unix אחרות, משתמשות במונח "החלפה (swap)" כדי לתאר הן את פעולת ההחלפה בין הדפים בזיכרון הפיזי ובדיסק, והן את האזור בדיסק שבו מאוחסנים הדפים שהוצאו מהזיכרון הראשי. נהוג להשתמש במחיצה שלמה (או LV שלם) של דיסק קשיח עבור החלפה. עם זאת, בליבת לינוקס 2.6 ניתן להשתמש בקובצי החלפה בדיוק באותה מהירות כמו במחיצות החלפה, הגמישות הניהולית של קובצי החלפה יכולה לגבור על יתרונות אחרים של מחיצות החלפה, הגם ש־Red Hat ממליצה להשתמש במחיצה. כמו כן היתרון של רציפות הנתונים בשל שימוש במחיצות איננו מובטח משום שבכוננים קשיחים מודרניים עם קיבולת גבוהה ניתן למפות מחדש את הסקטורים הפיזיים ולכן לא מובטח שהמחיצה תהא רציפה.
לינוקס תומכת במספר כמעט בלתי מוגבל של התקני (devices) החלפה הניתנים לתעדוף באופן אינדיבידואלי כאשר הסדר של ההתקנים אמור להיות מהמהיר ביותר עד האיטי ביותר (כלומר: המהיר ביותר שיש יקבל את העדיפות הגבוהה ביותר). וזאת משום שכאשר מערכת ההפעלה צריכה להחליף את הדפים בזיכרון הפיזי, היא משתמשת בהתקן בעדיפות הגבוהה ביותר עם מקום פנוי. אם למספר התקנים מוקצית אותה העדיפות, הם משמשים באופן במקביל (בדומה ל־RAID רמה 0), כך שהם מספקים ביצועים משופרים אם ניתן לגשת להתקנים בצורה יעילה במקביל (התקני החלפה הממוקמים באותו דיסק פיזי לא אמורים להיות בשימוש במקביל).
Mac OS X.
Mac OS X, כמו לינוקס, תומכת הן במחיצות החלפה והן בקובצי החלפה, אבל תצורת ברירת המחדל המומלצת משתמשת בקובצי החלפה מרובים.
AmigaOS 4.
גרסת "עדכון סופי" של AmigaOS 4.0 הציגה מערכת חדשה להקצאת זיכרון RAM ואיחוי בזמני אי פעילות של התוכנות המבוססת על שיטת הקצאת לוחות זיכרון ודפי זיכרון המאפשרים החלפה. מימוש זה נבדק לאחר מכן על ידי המפתחים ולבסוף הוכנס בגרסה 4.1.
מחיצות החלפה נכנסות לפעולה רק כאשר המערכת עדיין דורשת יותר זיכרון גם לאחר איחוי זיכרון ה־RAM. זיכרון ההחלפה יכול להיות מנוטרל או משופעל בכל רגע כך שהמשתמש יכול לבחור להשתמש רק בזיכרון הפיזי.
ביצועים.
מקום האחסון המשני של זיכרון וירטואלי הוא בדרך כלל איטי בסדר גודל יותר מאשר זיכרון ה־RAM. לכן רצוי להפחית או להימנע מדפדופים כאשר אפשרות זו מעשית. כמה מערכות הפעלה מציעות הגדרות להשפיע על החלטות הליבה: