Isto é usado em sistemas operacionais primitivos. O famoso [MS-DOS][1] usava esta técnica. Hoje só é usado em dispositivos muito limitados, apesar de alguns estarem se tornando bastante populares com o [IoT][2]. Em geral o sistema operacional não tem isso por falta de espaço para criar o mecanismo de memória virtual e principalmente porque é feito para rodar em hardware que não provê facilidades para gerenciar a memória de forma simples, transparente e com desempenho.

Pensa na DLL. É uma forma de quebrar um executável em partes. O *overlay* é a mesma coisa, só é feito de uma forma um pouco diferente. De fato uma das vantagens é quebrar o executável em partes para serem distribuídas separadamente, no passado mais útil que hoje já que os [disquetes][3] tinham bem pouco espaço e era o meio de transporte mais usado.

O mecanismo é útil quando o executável é grande demais para caber na memória. Ele divide o código em partes que podem ser carregadas de forma alternada conforme vai havendo necessidade. Geralmente há inserção de código para gerenciar a necessidade de carregar outra parte do código que ainda não está na memória.

Em sistemas operacionais mais completos em arquiteturas modernas existe o sistema de memória virtual, então não importa se o que precisa está na memória física ou não, basta dizer que está na memória que existe além dos limites da RAM, em geral uma parte pode estar em disco. A aplicação não precisa saber de nada disso, pra ela existe uma memória enorme limitada em 4GB em 32 bits ou quanto o SO permitir até o limite de 16EB em 64 bits. O SO gerencia se precisa colocar uma parte no armazenamento secundário ou manterá em RAM.

A [memória virtual][4] é um gerenciamento que determina onde as páginas de memória (comumente blocos de 4KB) está na memória. Essas [páginas podem estar espalhadas por toda a RAM ou pode estar em outras partes][5]. Em tese pode até estar em outra máquina. Ela controla isso, não é problema do usuário ou do desenvolvedor da aplicação. É uma abstração para facilitar um monte de coisa, inclusive proteger áreas da memória e ir atendendo as requisições de alocação de memória das aplicações de forma consistente..

Em geral um executável moderno costuma ser carregado com uma técnica de [arquivo mapeado em memória][6], o que torna transparente se está em disco ou RAM.

O *overlay* é uma memória virtual de pobre :)


  [1]: https://en.wikipedia.org/wiki/MS-DOS
  [2]: https://pt.stackoverflow.com/q/203583/101
  [3]: https://en.wikipedia.org/wiki/Floppy_disk
  [4]: https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_memory
  [5]: https://en.wikipedia.org/wiki/Paging
  [6]: https://en.wikipedia.org/wiki/Mmap