在引入多道程序设计技术以后，为实现存储共享，方便用户编程，不允许用户使用实际主存单元地址写程序。用户编写应用程序时，是从0地址开始编排用户地址空间的。将相对于起始地址0的地址称为逻辑地址(相对地址)，逻辑地址的集合构成了用户编程使用的逻辑地址空间。而当程序运行时，它将被装入主存储器地址空间的某些部分。程序在内存中的实际地址称为物理地址(绝对地址),物理地址的集合构成了存储空间。

　　此时程序和数据的实际地址一般不可能同原来的逻辑地址一致。为了保证程序的正确运行，必须把程序和数据的逻辑地址转换为物理地址，这一工作称为地址转换或重定位。地址转换有两种方式，一种方式是在作业装入时由作业装入程序实现地址转换，称为静态重定位;另一种方式是在程序执行时实现地址转换，称为动态重定位。动态重定位必须借助于硬件的地址转换机构实现。

　　在计算机系统中可能同时存在操作系统程序和多道用户程序。操作系统程序和各个用户程序在主存储器中各有自己的存储冈域，各道程序只能访问自己的工作区时不能互相干扰，因此操作系统必须对主存中的程序和数据进行保护，称为存储保护。同样存储保护的工作也必须借助硬件来完成。计算机中使用的存储保护硬件主要有界地址和存储键方式等。

　　无论是地址转换机构还是存储保护，都必须借助于前面提到的地址寄存器以及一些硬件线路。用软件来模拟实现地址转换机构或存储保护都是不可行的，因为每一条命令都可能牵涉到地址转换和存储保护，模拟的结果将使得每一条指令的执行代价升级为一段程序的执行代价。