До сих пор мы рассматривали шину как магистраль, обеспечивающую связь процессора со всеми остальными устройствами компьютера. Однако, возможен режим при котором обмен по шине идет без участия процессора. Такой режим обмена данными между устройствами или же между устройством и памятью (RAM), без участия процессора называется прямой доступ к памяти (Direct Memory Access, DMA). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в процессор и обратно.
В упрощенном виде использование этого режима выглядит так: Внешнее устройство, требующее обслуживания, сигнализирует процессору (для этого используется специальная линия в шине управления), что режим прямого доступа к памяти необходим, в ответ на это процессор заканчивает выполнение текущей команды и отключается от шины, сигнализируя запросившему устройству, что обмен в режиме DMA можно начинать. (Говорят, что устройство осуществило захват шины - bus mastering) 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 процессор. Доступ процессора к шине при этом кратковременно блокируется.
Когда пересылка информации будет закончена, процессор вновь возвращается к прерванной программе, продолжая ее с той точки, где его прервали.