مقدمه مفهومی مدیریت حافظه یکی از اساسی ترین وظایف سیستم عامل است که بر تخصیص، آزادسازی و نظارت بر استفاده از حافظه RAM توسط برنامه های در حال اجرا نظارت می کند. این فرآیند از دهه 1960 با ظهور سیستم های اشتراک زمانی توسعه یافت. اهداف اصلی 1) حفاظت: جلوگیری از دسترسی برنامه ها به حافظه یکدیگر 2) اشتراک: امکان استفاده چندین برنامه از حافظه مشترک 3) سازماندهی: تخصیص کارآمد حافظه 4) توسعه ظرفیت: استفاده از حافظه مجازی برای شبیه سازی حافظه بیشتر. تکنیک های اصلی صفحه بندی (Paging)، قطعه بندی (Segmentation)، حافظه مجازی (Virtual Memory)، تخصیص پویا (Dynamic Allocation) و جمع آوری زباله (Garbage Collection) از روش های متداول هستند. پیاده سازی در سیستم عامل در ویندوز: مدیر حافظه مجازی، در لینوکس: MMU (واحد مدیریت حافظه)، در مک اواس: Mach Memory Manager. این سیستم ها از ترکیبی از سخت افزار (TLB) و نرم افزار استفاده می کنند. چالش ها نشت حافظه (Memory Leak)، تکه تکه شدن (Fragmentation)، حمله های امنیتی مانند سرریز بافر و تعادل بین عملکرد و امنیت از مشکلات رایج هستند. کاربرد در زبان های برنامه نویسی در C/C++: مدیریت دستی با malloc/free، در Java/Python: مدیریت خودکار با Garbage Collector، در Rust: سیستم مالکیت (Ownership) برای ایمنی حافظه. بهینه سازی استفاده از الگوریتم های جایگزینی صفحه (LRU، FIFO)، پیش بارگذاری (Prefetching)، حافظه نهان (Caching) و فشرده سازی حافظه (Memory Compression) برای بهبود عملکرد. روندهای نوین مدیریت حافظه ناهمگن (Heterogeneous Memory)، حافظه های مستمر (Persistent Memory)، مدیریت حافظه در سیستم های توزیع شده و ابری از زمینه های تحقیقاتی پیشرو هستند. ابزارهای نظارت در ویندوز: Task Manager/Performance Monitor، در لینوکس: free/top/vmstat، در macOS: Activity Monitor. همچنین ابزارهای حرفه ای مانند Valgrind برای تحلیل حافظه وجود دارند. نتیجه گیری مدیریت کارآمد حافظه تأثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم دارد و درک مکانیزم های آن برای توسعه دهندگان و مدیران سیستم ضروری است.
