Прямой доступ к памяти (англ. direct memory access, DMA) — режим обмена данными между устройствами компьютера или же между устройством и основной памятью, в котором центральный процессор (ЦП) не участвует. Так как данные не пересылаются в ЦП и обратно, скорость передачи увеличивается.
Если требуется заполнить ячейки памяти, расположенные по подряд идущим адресам, используется «пакетный» (англ. burst) режим работы шины:
В оригинальной архитектуре IBM PC (шина ISA) DMA был возможен лишь при наличии аппаратного контроллера DMA (микросхема Intel 8237).
Контроллер DMA может получать доступ к системной шине независимо от ЦП и имеет несколько регистров. Регистры контроллера DMA доступны ЦП для чтения и записи и используются для задания:
Рассмотрим процесс чтения данных с устройства. ЦП записывает значения в регистры контроллера DMA, отправляет устройству (например, диску) команду на чтение данных. Устройство читает данные (например, с диска) и записывает в свою внутреннюю память (буфер). Контроллер DMA устанавливает на адресную шину адрес памяти ПК, отправляет устройству запрос на чтение данных из внутренней памяти (буфера) устройства. Устройство получает запрос и при этом даже не знает, пришёл ли запрос от ЦП или от контроллера DMA. Устройство пересылает очередное слово из своей внутренней памяти (буфера) в оперативную память ПК по адресу, находящемуся на адресной шине. Затем устройство посылает контроллеру DMA сигнал, сообщающий об окончании записи. Контроллер DMA увеличивает адрес памяти ПК и выставляет его на адресную шину, уменьшает значение своего счётчика байтов, снова отправляет запрос на чтение данных из внутренней памяти (буфера) устройства. Цикл повторяется, пока значение счётчика не станет равно нулю. После окончания цикла устройство инициирует прерывание процессора, сообщающее о завершении переноса данных.
В шинах MicroChannel, SBus, разработанной под их большим влиянием PCI и её концептуальных производных AGP и PCI-X, используется иная реализация DMA. Эти шины позволяют любому устройству заявить о возникновении потребности к захвату шины, таковая потребность удовлетворяется так называемым арбитром при первой возможности. Устройство, успешно осуществившее захват шины, самостоятельно выставляет на шину сигналы адреса и управления и исполняет в течение какого-то времени ту же ведущую роль на шине, что и ЦП. Доступ ЦП к шине при этом кратковременно блокируется.