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在计算机与外设交换数据的过程中，无论是无条件传送、利用查询方式传送还是利用中断方式传送，都需要由CPU通过执行程序来实现。这就限制了数据的传送速度。
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直接内存存取（Direct Memory Access，DMA）是指数据在内存与I/O设备间的直接成块传送，即在内存与I/O设备间传送一个数据块的过程中，不需要CPU的任何干涉，只需要CPU在过程开始启动（即向设备发出“传送一块数据”的命令）与过程结束（CPU通过轮询或中断得知过程是否结束和下次操作是否准备就绪）时的处理，实际操作由DMA硬件直接执行完成，CPU在此传送过程中可处理别的任务。
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（1）外设向DMA控制器（DMAC）提出DMA传送的请求。
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（2）DMA控制器向CPU提出请求，其请求信号通常加到CPU的保持请求输入端HOLD上。
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（3）CPU在完成当前的总线周期后立即对此请求进行响应，CPU的响应包括两个方面的内容：一方面，CPU将有效地保持响应信号HLDA输出加到DMAC上，告诉DMAC它的请求已得到响应；另一方面，CPU将其输出的总线信号置为高阻，这就意味着CPU放弃了对总线的控制权。
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（4）此时DMAC获得了对系统总线的控制权，开始实施对系统总线的控制。同时向提出请求的外设送出DMAC的响应信号，告诉外设其请求已得到响应，现在准备开始进行数据的传送。
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（5）DMAC送出地址信号和控制信号，实现数据的高速传送。
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（6）当DMAC将规定的字节数传送完时，它就将HOLD信号变为无效并加到CPU上，撤销对CPU的请求。CPU检测到无效的HOLD就知道DMAC已传送结束，CPU就送出无效的HLDA响应信号，同时重新获得系统总线的控制权，接着DMA前的总线周期继续执行下面的总线周期。
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在DMA传送过程中无须CPU的干预，整个系统总线完全交给了DMAC，由它控制系统总线完成数据传送。在DMA传送数据时要占用系统总线，根据占用总线的方法不同，DMA可以分为中央处理器停止法、总线周期分时法和总线周期挪用法等。无论采用哪种方法，在DMA传送数据期间，CPU不能使用总线。
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