直接存儲器存取是一種高速數據傳輸的方法，數據可以從一個通道，不經過CPU的處理就直接在存儲器或輸入輸出設備之間進行傳輸。

一個設備接口試圖通過總線直接向另一個設備發送數據(一般是大批量的數據)，它會先向CPU發送DMA請求信號。外設通過DMA的一種專門接口電路――DMA控制器(DMAC)，向CPU提出接管總線控制權的總線請求，CPU收到該信號后，在當前的總線周期結束后，會按DMA信號的優先級和提出DMA請求的先后順序響應DMA信號。CPU對某個設備接口響應DMA請求時，會讓出總線控制權。于是在DMA控制器的管理下，外設和存儲器直接進行數據交換，而不需CPU干預。數據傳送完畢后，設備接口會向CPU發送DMA結束信號，交還總線控制權。實現DMA傳送的基本操作如下：(1)外設可通過DMA控制器向CPU發出DMA請求：(2)CPU響應DMA請求，系統轉變為DMA工作方式，并把總線控制權交給DMA控制器;(3)由DMA控制器發送存儲器地址，并決定傳送數據塊的長度;(4)執行DMA傳送;(5)DMA操作結束，并把總線控制權交還CPU。

DMA的工作過程大致如下：①當外設準備好，可以進行DMA傳送時，外設向DMA控制器發出DMA傳送請求信號DREQ;②DMA控制器收到請求后，向CPU發出“總線請求”信號HOLD，表示希望占用總線;③CPU在完成當前總線周期后會立即對HOLD信號進行響應。響應包括兩個方面：一是CPU將數據總線、地址總線和相應的控制信號線均置為高阻態，由此放棄對總線的控制權。另一方面，CPU向DMA控制器發出“總線響應”信號HLDA;④DMA控制器收到HLDA信號后，就開始控制總線，并向外設發出DMA響應信號⑤DMA控制器送出地址信號和相應的控制信號，實現外設與內存或內存與內存之間的直接數據傳送。例如，在地址總線上發出存儲器的地址，向存儲器發出寫信號同時向外設發出I/o地址和AEN信號，即可從外設向內存傳送一個字節;⑥DMA控制器自動修改地址和字節計數器，并據此判斷是否需要重復傳送操作。規定的數據傳送完后，DMA控制器就撤銷發往CPU的HOLD信號。CPU檢測到HOLD失效后，緊接著撤銷HLDA信號，并在下一時鐘周期重新開始控制總線，繼續執行原來的程序。

DMA方式具有下列特點：①改變了主存與CPU的固定聯系，主存既可被CPU訪問，又可被外設訪問;②在數據塊傳送時，主存地址的確定、傳送數據的計數等都由硬件電路直接實現;③主存中要開辟專用緩沖區，及時供給和接收外設的數據;④CPU和外設并行工作，提高了系統的效率;⑤DMA在傳送開始前要通過程序進行預處理，結束后要通過中斷方式進行后處理。

DMA的適用場合有下述幾種：①硬盤和軟盤I/O。可以使用DMAC作磁盤存儲介質與半導體主存儲器之間傳送數據的接口。這種場合需要將磁盤中的大量數據如操作系統等快速地裝入內部存儲器。②快速通信通道I/O。例如，光導纖維通信鏈路，DMAC可以用來作為計算機系統和快速通信通道之間的接口，例如，作為同步通信數據的發送和接收，以便提高響應時間，支持較高的數據傳輸速率，并使CPU脫離出來做其他工作。③多處理機和多程序數據塊傳送。對于多處理機結構，通過DMAC控制數據傳送，可以較容易地實現專用存儲器和公用存儲器之間的數據傳送，對多任務應用、頁式調度和任務調度都需要傳送大量的數據。因此，采用DMA方式可以提高數據傳輸速度。④掃描操作。在圖像處理中，對CRT屏幕送數據，也可以采用DMA方式。⑤快速數據采集。當要采集的數據量很大，而且數據是以密集突發的形式出現時，例如對波形的采集，此時采用DMA方式可能是最好的方法，它能滿足響應時間和數據傳輸率的要求。⑥在PC/XT機中還采用DMA方式進行DRAM的刷新操作。