Ya pude arreglar el error de la linea 259. Para lograrlo modifique la variable global de la siguiente forma:

string *inst_past = NULL;

Agregue además una variable global de tipo bool: instpast_made = false

Y después de la linea 63 agregue para que quedara así:

case 1: numb_inst = stoi(linea);
				if (!instpast_made){
					inst_past = new string[numb_inst];
					instpast_made = true;
				}
				archivoSalidaFetch << "No.de instrucciones: " << numb_inst << endl;
				break;

Al final el código quedo así:

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
 
using namespace std;
 
void generarCicloFetch();
void imprimirMem();
void deleteMem();
void ejecutarMem();
void escribirMem();
string conc(int ac_2, unsigned int numb_digit);
void buscarInstSig();
void buscarInstPast();
void guardarInstPast();
void saltoDireccion();
void cargaAC();
void imprimir_PC_IR_AC();
 
fstream archivoEntrada;
ofstream archivoSalidaFetch;
ofstream archivoSalidaMem;
ofstream archivoSalidaAC;
string nombre;
string linea;
string stroper;
string strdirdat;
string str_ir, str_ac, str_pc;
const int cols = 2;
int filas;
int countlines = 0, i = 1, j = 0, i2, count_inst = 0, ciclos = 0, numb_inst = 0, numb_dat = 0, dirini_inst = 0, dirini_dat = 0, dir, pc, ac, ir, oper, numb_inst_past=0;
bool inst_captured = false, mem_made = false, instpast_made = false, ejecutarPrograma = true, imprimirCabecera_PC_IR_AC = false;
string **mem = new string*[filas];
string *inst_past = NULL;//string *inst_past = new string[numb_inst];
 
int main() {
 
	generarCicloFetch();
	//cout << "\n\nmemoria\n" << mem[0][0] << " " << mem[0][1] << endl;
	//imprimirMem();
	//deleteMem();
	/*escribirMem();
	escribirMem();*/
	ejecutarMem();
	cout << endl;
	system("pause");
 
	return 0;
}
void generarCicloFetch(){
	cout << "Escribe el nombre del archivo de texto.\nEscribe tambien la extension (.txt): ";
	fflush(stdin);
	getline(cin, nombre);
 
	archivoEntrada.open(nombre.c_str(), ios::in);
	if (archivoEntrada.is_open()) {
		archivoSalidaFetch.open("ciclofetch.txt", ios::out);
		archivoSalidaFetch << "Archivo: " << nombre << endl << endl;
		while (!archivoEntrada.eof()) {
			getline(archivoEntrada, linea);
			countlines++;
			switch (countlines){
			case 1: numb_inst = stoi(linea);
				if (!instpast_made){
					inst_past = new string[numb_inst];
					instpast_made = true;
				}
				archivoSalidaFetch << "No.de instrucciones: " << numb_inst << endl;
				break;
			case 2: numb_dat = stoi(linea);
				archivoSalidaFetch << "No. de datos: " << numb_dat << endl;
				break;
			case 3: dirini_inst = stoi(linea);
				archivoSalidaFetch << "Dirección inicial de instrucciones: " << dirini_inst << endl;
				break;
			case 4: dirini_dat = stoi(linea);
				archivoSalidaFetch << "Dirección inicial de datos: " << dirini_dat << endl << endl;
				break;
			}
 
			if (countlines >= 5){
				if (!mem_made){
					filas = numb_inst + numb_dat;
 
					for (int i = 0; i < filas; i++)
						mem[i] = new string[cols];
 
					mem_made = true;
				}
 
				if (linea.length() == 4){
					if (countlines == 5){
						archivoSalidaFetch << "Instrucciones" << endl;
						dir = dirini_inst;
					}
					/*stroper = linea[0];
					strdirdat = linea.substr(1, 3);*/
					if (i <= numb_inst && !inst_captured){
						stroper = linea[0];
						strdirdat = linea.substr(1, 3);
						archivoSalidaFetch << dir << " Cod: " << stroper << "     Dir: " << strdirdat << endl;
						mem[i - 1][j] = to_string(dir);
						mem[i - 1][j + 1] = linea;
						dir++;
						i++;
						if (i > numb_inst){
							inst_captured = true;
							i2 = i;
							i = 1;
							dir = dirini_dat;
							archivoSalidaFetch << "\nDatos" << endl;
						}
					}
					else if (inst_captured && i <= numb_dat){
						archivoSalidaFetch << dir << " Valor:  " << linea << endl;
						mem[i2 - 1][j] = to_string(dir);
						mem[i2 - 1][j + 1] = linea;
						dir++;
						i++;
						i2++;
					}
				}
 
			}
		}
 
		archivoEntrada.close();
		archivoSalidaFetch.close();
		cout << "\nArchivo de salida (ciclofetch.txt) creado con exito..." << endl;
	}
	else cout << "\nArchivo inexistente o faltan permisos para abrirlo" << endl;
 
}
void imprimirMem(){
	cout << "\n\nMemoria" << endl << endl;
	for (int i = 0; i < filas; i++){
		for (int j = 0; j < cols; j++){
			cout << mem[i][j] << " ";
		}
		cout << endl;
	}
}
void deleteMem(){
	// Clean Up
 
	/*for (int i = 0; i < filas; i++)
		delete [] mem[i];*/
 
	//delete [] mem;
}
void ejecutarMem(){
	if (ciclos == 0){
		pc = dirini_inst;
		buscarInstSig();
	}
	else if (ciclos > 0){
		buscarInstSig();
		buscarInstPast();
	}
 
	if (ejecutarPrograma){
		if (!imprimirCabecera_PC_IR_AC){
			cout << "\n\n\tPC\t|\tIR\t|\tAC" << endl;
			cout << "    -------------------------------------------" << endl;
			imprimirCabecera_PC_IR_AC = true;
		}
		switch (oper)
		{
		case 0:// salto direccion
			imprimir_PC_IR_AC();
			guardarInstPast();
			ciclos++;
			saltoDireccion();
			break;
		case 1:// carga AC con mem[dir]
			cargaAC();
			imprimir_PC_IR_AC();
			guardarInstPast();
			pc++;
			ciclos++;
			break;
		case 2:
			break;
		case 3:
			break;
		case 4:
			break;
		case 5:
			break;
		case 6:
			break;
		case 7:
			break;
		case 8:
			break;
		case 9:
			break;
		default:
			break;
		}
	}
 
 
}
string conc(int ac_2, unsigned int numb_digit){
	string str;
	str = to_string(ac_2);
 
	while (str.length() < numb_digit){
		str = "0" + str;
	}
 
	return str;
}
void escribirMem(){
	archivoSalidaMem.open("memoria.txt", ios::app);
	for (int i = 0; i < filas; i++){
		for (int j = 0; j < cols; j++){
			if (j == 1){
				archivoSalidaMem << " ";
			}
			archivoSalidaMem << mem[i][j];
		}
		archivoSalidaMem << endl;
	}
	archivoSalidaMem << endl;
	archivoSalidaMem.close();
}
void buscarInstSig(){
	bool inst_found;
 
	inst_found = false;
	str_pc = to_string(pc);
	for (int i = 0; i < numb_inst && !inst_found; i++){
		//str_pc = to_string(pc);
		if (str_pc == mem[i][0]){
			str_ir = mem[i][1];
			stroper = str_ir[0];
			strdirdat = str_ir.substr(1, 3);
			oper = stoi(stroper);
			dir = stoi(strdirdat);
			inst_found = true;
		}
	}
}
void buscarInstPast(){
	bool instpast_found;
	instpast_found = false;
	if (numb_inst_past > 0){
		for (int i = 0; i < numb_inst_past && !instpast_found; i++){
			//buscarInstSig();
			if (str_ir == inst_past[i]){
				instpast_found = true;
				ejecutarPrograma = false;
			}
		}
	}
}
void guardarInstPast(){
	if (numb_inst_past == 0){
		i = 0;
	}
	inst_past[i] = str_ir;
	//cout << "\ninst_past[i]: " << inst_past[i] << endl;
	i++;
	numb_inst_past++;
 
}
void saltoDireccion(){
	pc = dir;
}
void imprimir_PC_IR_AC(){
	str_ac = conc(ac, 4);
	cout << "\t" << pc << "\t|\t" << str_ir << "\t|\t" << str_ac << endl;
}
void cargaAC(){
	bool dat_found;
	dat_found = false;
	/*string str_pc_aux;
	str_pc_aux = to_string(dir);*/
	for (int i = numb_inst; i < filas && !dat_found; i++){
		if (strdirdat == mem[i][0]/*str_pc_aux == mem[i][0]*/){
			str_ac = mem[i][1];
			ac = stoi(str_ac);
			dat_found = true;
		}
	}
}

Solo falta arreglar lo de la funcion void deleteMem() para borrar la memoria alocada.