(圖 5-11) DMA的微電腦架構
直接記憶體存取(direct memory access，DMA)為一個特殊的硬體結構，它允許介面裝置與記憶體之間直接轉移資料，而不需經由CPU的參與。在週邊與記憶體之間需要大量資料轉移時，此種方式可說是一種不需要中斷服務程式的中斷服務，直接由硬體完成此特定的工作，節省了許多程式執行的時間。
(圖 5-11) DMA的微電腦架構
一個直接記憶體存取的微電腦架構如 (圖 5-11)所示，其中DMAC是這個架構中負責行使直接記憶體存取的控制晶片，整個DMA的工作程序描述如下：
(1) 一個週邊的I／O裝置須要直接記憶體存取時，以DRQ=1向DMAC提出DMA請求。
(2) DMAC以HRQ=1通知CPU 的HOLD端。
(3) CPU執行完畢目前的匯流排週期，將位址匯流排、資料匯流排以及控制匯流排置於高阻抗狀態，亦即與CPU接腳中分離，然後啟動HLDA=1告知DMAC可以使用系統匯流排了。
(4) DMAC將事先以程式規劃好的位址計數器內容轉移至位址匯流排。
(5) 接著以DACK=1通知I／O裝置位址線已備妥。
(6) 啟動記憶體及I／O裝置的讀或寫控制線，完成第一筆資料的轉移。如果DMAC設定在區段模式，DMAC會將位址計數器加一，語句計數器減一，再回到前一個步驟，直到DMAC中的語句計數器等於零。
(7) DMAC釋放控制權將所有匯流排開路，移除DMA請求，以HRQ=0通知 DMA工作已經結束，CPU得知後以HLDA=0回應，並收回匯流排控制權繼續原先的工作。
由於DMAC通常是一只IC，為了適合各種場合的需要，在設計時就規劃了多種工作模式，只要在使用前以程式寫入一些資料至它的內部暫存器，就可以選擇工作模式，典型的DMAC晶片82C37A就有以下四種工作模式。
1. 單一轉移模式(single transfer mode)
2. 區段轉移模式(block transfer mode)
3. 要求轉移模式(demand transfer)
4. 串接模式(cascade mode)
單一轉移模式中，週邊設備每啟動一次DRQ，DMAC僅轉移一筆資料就把匯流排控制權交回CPU。
區段轉移模式時，DRQ只需維持啟動狀態到DACK回應為止，DMAC就可以將整個區段的資料轉移完畢。
要求轉移模式與區段轉移模式類似，但每轉移一筆資料都重新檢查DRQ，若DRQ不在啟動狀態則暫停DMA的工作，並將匯流排控制權交還CPU，直到DRQ再啟動時，再從上次暫停的位址繼續轉移至最後一筆資料。
串接模式允許一個以上的介面要求DMA，如 (圖 5-12)所示。假設每一只DMAC都有兩個通道的DRQ要求線及DACK認知線，則可擴充至第二層DMAC，此時可擁有四個DMA的通道選擇，且優先權為維持第一層的遺傳，使得通道1>通道2>通道3>通道4。當第二層提出DMA需求時，第一層DMAC除了傳達HRQ及HLDA之外，本身並不輸出任何位址與控制信號，DMA的工作仍然由第二層的DMAC來處理。
(圖 5-12) DMAC的串接模式