虛擬化是一個廣義的術(shù)語，在計算機方面通常是指計算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實的基礎(chǔ)上運行。虛擬化技術(shù)可以擴大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。CPU的虛擬化技術(shù)可以單CPU模擬多CPU并行，允許一個平臺同時運行多個操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨立的空間內(nèi)運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。
虛擬化技術(shù)與多任務(wù)以及超線程技術(shù)是完全不同的。多任務(wù)是指在一個操作系統(tǒng)中多個程序同時并行運行，而在虛擬化技術(shù)中，則可以同時運行多個操作系統(tǒng)，而且每一個操作系統(tǒng)中都有多個程序運行，每一個操作系統(tǒng)都運行在一個虛擬的CPU或者是虛擬主機上；而超線程技術(shù)只是單CPU模擬雙CPU來平衡程序運行性能，這兩個模擬出來的CPU是不能分離的，只能協(xié)同工作。
虛擬化技術(shù)也與VMware Workstation等同樣能達(dá)到虛擬效果的軟件不同，是一個巨大的技術(shù)進(jìn)步，具體表現(xiàn)在減少軟件虛擬機相關(guān)開銷和支持更廣泛的操作系統(tǒng)方面。
純軟件虛擬化解決方案存在很多限制。“客戶”操作系統(tǒng)很多情況下是通過VMM(Virtual Machine Monitor，虛擬機監(jiān)視器）來與硬件進(jìn)行通信，由VMM來決定其對系統(tǒng)上所有虛擬機的訪問。在純軟件虛擬化解決方案中，VMM在軟件套件中的位置是傳統(tǒng)意義上操作系統(tǒng)所處的位置，而虛擬化技術(shù)將各種資源虛擬出多臺主機操作系統(tǒng)的位置是傳統(tǒng)意義上應(yīng)用程序所處的位置。
虛擬化技術(shù)是一套解決方案。完整的情況需要CPU、主板芯片組、BIOS和軟件的支持，例如VMM軟件或者某些操作系統(tǒng)本身。即使只是CPU支持虛擬化技術(shù)，在配合VMM的軟件情況下，也會比完全不支持虛擬化技術(shù)的系統(tǒng)有更好的性能。
兩大CPU巨頭Intel和AMD都想方設(shè)法在虛擬化領(lǐng)域中占得先機，但是AMD的虛擬化技術(shù)在時間上要比Intel落后幾個月。Intel自2005年末開始便在其處理器產(chǎn)品線中推廣應(yīng)用Intel Virtualization Technology(Intel VT）虛擬化技術(shù)。
而AMD方面也已經(jīng)發(fā)布了支持AMD Virtualization Technology(AMD VT）虛擬化技術(shù)的一系列處理器產(chǎn)品，包括Socket S1接口的Turion 64 X2系列以及Socket AM2接口的Athlon 64 X2系列和Athlon 64 FX系列等等，并且絕大多數(shù)的AMD下一代主流處理器，包括即將發(fā)布的Socket F接口的Opteron都將支持AMD VT虛擬化技術(shù)。
虛擬機是對真實計算環(huán)境的抽象和模擬，VMM 需要為每個虛擬機分配一套數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理它們狀態(tài)，包括虛擬處理器的全套寄存器，物理內(nèi)存的使用情況，虛擬設(shè)備的狀態(tài)等等。VMM 調(diào)度虛擬機時，將其部分狀態(tài)恢復(fù)到主機系統(tǒng)中。并非所有的狀態(tài)都需要恢復(fù)，例如主機 CR3 寄存器中存放的是 VMM 設(shè)置的頁表物理地址，而不是 Guest OS 設(shè)置的值。主機處理器直接運行 Guest OS 的機器指令，由于 Guest OS運行在低特權(quán)級別，當(dāng)訪問主機系統(tǒng)的特權(quán)狀態(tài)（如寫 GDT寄存器）時，權(quán)限不足導(dǎo)致主機處理器產(chǎn)生異常，將運行權(quán)自動交還給 VMM。此外，外部中斷的到來也會導(dǎo)致 VMM 的運行。
VMM 可能需要先將 該虛擬機的當(dāng)前狀態(tài)寫回到狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，分析虛擬機被掛起的原因，然后代表 Guest OS 執(zhí)行相應(yīng)的特權(quán)操作。最簡單的情況，如Guest OS 對 CR3 寄存器的修改，只需要更新虛擬機的狀態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即可。一般而言，大部分情況下，VMM 需要經(jīng)過復(fù)雜的流程才能完成原本簡單的操作。最后 VMM 將運行權(quán)還給 Guest OS，Guest OS 從上次被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行，或處理 VMM “塞”入的虛擬中斷和異常。這種經(jīng)典的虛擬機運行方式被稱為 Trap-And-Emulate，虛擬機對于 Guest OS 完全透明，Guest OS 不需要任何修改，但是 VMM 的設(shè)計會比較復(fù)雜，系統(tǒng)整體性能受到明顯的損害。
