DMA（ダイレクトメモリアクセス） とは？

通販の荷物に例えてみよう。普通は店長（CPU）が倉庫から商品を取り出してお客さんに渡すよね。でも店長が毎回荷物を運んでいたら、他の仕事ができない。DMAは「直送サービス」のように、店長を通さず倉庫（メモリ）から直接お届けする仕組みだよ

通常のデータ転送では、CPUが1バイトずつ周辺機器からデータを読んでメモリに書き込むんだ。これをPIO（プログラムドI/O）と呼ぶよ。DMAではDMAコントローラという専用チップがバスを借りてデータをまとめて転送するから、CPUはその間に別の計算ができるんだ

CPUが「このアドレスからこのアドレスまで、これだけのサイズを転送して」とDMAコントローラに指示を出すんだ。DMAコントローラはバスを使ってデータを転送して、終わったら割り込みでCPUに「終わったよ」と通知するよ

ハードディスクやSSDの読み書き、ネットワークカードのデータ送受信、サウンドカードの音声再生、GPUへのテクスチャ転送など、大量データを扱うあらゆるデバイスで使われているよ。身近なところだと、USBメモリのファイルコピーもDMAのおかげで速いんだ

PIO方式だとCPUがデータ転送に専念するから、その間ほかの処理が完全に止まるんだ。例えば1GBのファイルコピー中にマウスカーソルがカクカクしたら困るよね。DMAのおかげでCPUは数%の時間だけ指示を出して、残りは別の仕事ができるよ

あるよ！サードパーティDMAはCPUとバスを交互に使う方式、バスマスタリングDMAはデバイス自身がバスを制御する方式だよ。最近のPCIeデバイスはほぼバスマスタリング方式で、CPUの介入がさらに少ないんだ

鋭いね！DMAはメモリに直接アクセスできるから、悪意あるデバイスが接続されるとメモリの中身を読み取られる危険があるんだ。これをDMA攻撃と呼ぶよ。対策としてIOMMU（Input/Output Memory Management Unit）がデバイスのメモリアクセス範囲を制限しているんだ。ThunderboltやFireWireのような高速インターフェースでは特に注意が必要だよ