内存管理与分配是操作系统中至关重要的功能之一，它确保计算机系统能够高效合理地利用可用内存资源。操作系统需要根据程序的运行需求和系统的整体资源状况，对内存进行动态分配和回收。这不仅涉及到内存空间的分配，还要处理内存的保护、共享和换入换出等复杂问题。通过合理的内存管理，操作系统能够提升系统的性能，减少内存碎片，并确保各个程序在运行时不会互相干扰。
内存管理的首要任务是为每个运行中的程序分配所需的内存空间。这一过程通常由操作系统的内存管理单元（MMU）完成。MMU通过虚拟内存技术让每个程序认为自己拥有一个完整的内存空间，这样可以实现更高效的内存使用。虚拟内存技术不仅提高了内存的利用率，还允许程序超出物理内存限制运行。
在内存分配方面，操作系统一般采用几种常见的策略，包括连续分配、分页和分段。连续分配方式将内存视为一块块的连续空间，而分页和分段则将内存划分为固定大小的块以便于管理。通过这种划分，操作系统能够有效减少内存碎片，提高内存的利用效率。分段技术还允许程序按逻辑划分内存，使得整个程序能够更加灵活地使用内存。
另一个重要的内存管理角色是内存保护。为防止不同程序之间相互干扰，操作系统通过设置内存保护机制来确保每个程序只能访问其被分配到的内存区域。这一机制不仅提高了系统的安全性，还能够避免因为程序错误导致的内存损坏。
在实际运作中，内存管理不仅关注内存的分配，还要考虑何时回收已经不再使用的内存。现代操作系统普遍使用垃圾回收或引用计数等技术，以自动检测和释放无用内存。这种动态的内存管理方式大大提高了系统的性能，减少了开发人员的负担。
内存管理与分配是提升计算机系统性能的关键。通过合理的内存分配策略、有效的内存保护措施以及完善的内存回收机制，操作系统能够确保各个程序高效、稳定地运行。这不仅有助于提升用户的使用体验，也在很大程度上增强了计算机系统的安全性和可靠性。