Прямой доступ (DMA — Direct Memory Access — прямой доступ к памяти) — это способ обмена между внешним устройством и динамической памятью, при котором управление операциями обмена по интерфейсу между регистром данных устройства и последовательно расположенными ячейками памяти осуществляет контроллер прямого доступа к памяти, а микропроцессор в это время находится в отключенном от интерфейса состоянии. Прямой доступ может осуществляться двумя способами: обычным DMA и Busmastering DMA. Существуют несколько разновидностей обмена по прямому доступу.
Single word DMA — одиночный режим (в каждом цикле обмена словом, сигнал запроса на обмен сбрасывается сигналом, подтверждающим каждый цикл обмена).
Multiword DMA — множественный режим (на сигнал запроса на обмен от устройства выполняется поток циклов обмена сопровождаемых сигналами подтверждения; устройство может из-за неготовности приостановить обмен, сняв свой сигнал запроса, и продолжить обмен, вновь установив запрос). Режим DMA позволяет освободить процессор от рутинной пересылки данных между внешними устройствами и памятью, отдав эту работу контроллеру DMA, процессор в это время может обрабатывать другие данные или другую задачу в многозадачной системе.
Способы обмена с дисками Ultra DMA/33/66/100/133 обладают повышенной скоростью обмена. В пакете данных режима Ultra DMA за каждый такт на интерфейсе E-IDE (АТА) передаются два слова данных, один по фронту синхронизирующего сигнала, другой по спаду. Для Ultra DMA66/100/133 шлейф кабеля Е-IDE интерфейса содержит 40 сигнальных проводов и 40 экранирующих проводов, подключенных к «земле».
Стандартом Serial АТА сначала (SATA 1.0) была предусмотрена максимальная пропускная способность 150 Мбайт/с, и сняты (на длительный период времени) ограничения на объем дисков. Следующие версии SATA предусматривают скорости передачи 300 и 600 Мбайт/с. Стандарт SATA подразумевает последовательную передачу данных, а потому в кабелях передачи данных используются всего две дифференциальные пары. Всего в кабеле SATA допускается (опционально) использование семи проводников, три из которых «земляные». По сравнению с традиционным параллельным интерфейсом интерфейс Serial АТА имеет большую помехозащищенность и мало восприимчив к электромагнитным помехам благодаря использованию низкоуровневых дифференциальных сигналов. При использовании дифференциальных линий уровень сигнала измеряется не по отношению к «земле», а по отношению к уровню сигнала в соседнем проводе, то есть как разница сигналов в двух проводниках. Любая наведенная помеха сказывается на обоих сигналах, однако их дифференциальная разница при этом не меняется.