几乎所有类型的易失性存储器都是基于动态随机存取存储器或 DRAM， 它比静态内存（SRAM）速度慢，但成本低，这是其广泛使用的主要原因。DRAM 的最新迭代是 DDR4 内存，它的下一代DDR5也即将上市。在本文中，我们将对 DDR3、DDR4 和 DDR5进行对比，并分析其差异。
DDR4 在 1200 到 1600MHz 之间运行，OEM 通常将 DDR4 速度宣传为 DDR4-3200 或 DDR4-3600，这不是操作频率，而是 MT/s 的数量（每秒百万次传输）。在 DDR4 内存中，每个周期发生两次传输（双倍数据速率），这就是有效数据速率是频率两倍的原因：1800MHz 为 3600MT/s，1600MHz 为 3200MT/s。
DDR4 是目前 DRAM 主流版本，于 2014 年发布，最初专注于降低电压和功耗，而不是提高工作频率，随着 AMD 锐龙处理器和 MCM 设计的到来，高速 DDR4 内存突然变得更加重要。以 1800MHz（或 3600MT/s）运行的 DDR4 内存模块现已广泛使用，有些甚至可以推到高达 5000MT/s。
DDR4 与 DDR3
除了明显的（更快的频率和更低的延迟）之外，DDR4 内存相对于 DDR3 的主要优势是更大的 DIMM 大小（高达 64 GB，DDR3 限制为 16 GB）和较低的工作电压，在1200到1600MHz运行时，DDR4运行在1.2v电压，而DDR3运行在1.5v电压，运行在400到1067MHz之间。
与从 DDR2 到 DDR3 的过渡不同，转向 DDR4 并没有增加突发长度或预取，DDR3 和 DDR4 的突发长度均为 8，预取为 8n。
但是，DDR3 和 DDR4 内存有一个关键区别，正如上面看到的，DDR3 具有 8n 预取，通过多路复用器连接到 I/O 控制器。
尽管 DDR4 保持与 DDR3 相同的 8n 预取和突发长度，但它每个通道有两个存储库组，两个 bank 组是分开的，可以执行两个独立的 8n 预取，这是通过使用多路复用器对其内部组进行时分多路复用来完成的。因此，DDR4 的有效预取比 DDR3 更宽。
DDR4 与 DDR5 内存
下一代 DDR5 内存标准已经公布，它们比现有的 DDR4 模块迈出了实质性的一步，DDR5 每个 DIMM 起步 4800Mbps 带宽，比 DDR4 的 3200Mbps 高出 50%，这种巨大的提升是通过内存结构的如下改进实现的：
32-Bank结构： DDR5采用32- bank结构，8个bank组，是DDR4的16bank设计的两倍，这有效地使内存访问可用性加倍。作为补充，DDR5还采用了Same Bank Refresh功能，与 DDR4 不同，当一条内存条正在运行或刷新时，允许访问其它内存条。
突发长度：使用 DDR4，突发速率被限制为 8，允许一次从缓存传输多达 16B。DDR5 将其增加到 16，并支持 32 长度模式，这允许仅使用一个 DIMM 来获取高达 64 字节的缓存行数据。
要了解突发长度的含义，需要知道内存是如何访问的。当 CPU 或缓存请求新数据时，地址被发送到内存模块和对应的行，然后定位对应列（如果不存在，则加载新行）。
然后整个列通过内存总线发送，以突发方式发送。对于 DDR4，每次突发为 8（或 16B）。使用 DDR5，它已增加到 16 个，进一步扩展到 32 个 (64B)。
内存访问（来源：Anandtech）
16n 预取：预取也已扩展到 16n 以跟上增加的突发长度，与 DDR4 一样，每个通道将有两个内存组阵列，通过 MUX 连接，从而实现更高的有效预取率。
- 通过采用决策反馈均衡 (DFE) 电路，在通道高速运行期间消除反射噪声，DDR5 显着提高了每个引脚的速度。
| 功能/选项 | DDR4 | DDR5 | DDR5优势 |
|---|---|---|---|
| 数据速率 | 1600-3200 | 3200-6400 | 提高性能和带宽 |
| VDD /VDDQ /VPP | 1.2/1.2/2.5 | 1.1/1.1/1.8 | 降低功率 |
| 内部VREF | VREF DQ | VREF DQ，VREF CA，VREF CS | 提高电压裕度，降低 BOM 成本 |
| DRAM容量 | 2Gb-16Gb | 8Gb-64Gb | 支持更大的模组容量 |
| 预取 | 8n | 16n | 保持内部内核时钟低频 |
| DQ 接收器均衡 | CTLE | DFE | 改善 DRAM 内接收到的 DQ 数据眼的开放度 |
| 占空比调整 (DCA) | 无 | DQS 和 DQ | 改进传输的 DQ/DQS 引脚上的信号 |
| 内部 DQS 延迟 监控 |
无 | DQS间隔振荡器 | 提高对环境变化的稳健性 |
| 片上 ECC | 无 | 128b+8b SEC，错误检查和消除 | 加强片上 RAS |
| CRC | 写 | 读/写 | 通过保护读取数据增强系统 RAS |
| BG | 4 BG x 4 bank (x4/x8) 2 BG x 4 bank (x16) |
8 BG x 2 bank (8Gb x4/x8) 4 BG x 2 bank (8Gb x16) 8 BG x 4 bank (16-64Gb x4/x8) 4 BG x 4 bank (16-64Gb x16) |
提高带宽/性能 |
| 命令/地址接口 | ODT、CKE、ACT、RAS、 CAS、WE、A<X:0> |
CA<13:0> | 显着减少 CA 引脚数 |
| ODT | DQ、DQS、DM/DBI | DQ、DQS、DM、CA 总线 | 提高信号完整性，降低 BOM 成本 |
| 突发长度 | BL8（和BL4） | BL16、BL32（和 BC8 OTF、BL32 OTF） | 仅允许 1 个 DIMM 子通道的 64B 高速缓存线提取。 |
| MIR（“镜像”引脚） | 无 | 有 | 改进 DIMM 信号 |
| 总线反转 | 数据总线反转 (DBI) | 命令/地址反转 (CAI) | 降低模块上的VDDQ噪声 |
| CA训练、CS训练 | 无 | CA训练、CS训练 | 提高 CA 和 CS 引脚的时序裕量 |
| 编写练级训练模式 | 有 | 改进 | 补偿不匹配的 DQ-DQS 路径 |
| 阅读训练模式 | 可能与 MPR | 用于串行（用户定义）、时钟和 LFSR 生成的训练模式的专用 MR | 使读取时序裕度更加稳健 |
| 模式寄存器 | 7 x 17 位 | 高达 256 x 8 位（LPDDR 类型读/写） | 提供扩展空间 |
| 预充电命令 | 所有bank和每个Bank | 所有Bank、每个Bank和同一Bank | PREsb 在每个 BG 中启用特定于预充电的 bank |
| 刷新命令 | 所有Bank | 所有Bank和同一Bank | REFsb 可以刷新每个 BG 中的特定 bank |
| 环回模式 | 无 | 有 | 启用 DQ 和 DQS 信号测试 |
- DDR5 还将内存密度从 16Gb 一路（向上）增加到 64Gb，并且 VDD 和 VPP 电压都从1.2v下降到 1.1v，以减少功耗。
- 同时，DDR5还将带来高达4200MHz（或8400MT/s）的工作时钟，而DDR4则被限制在1600MHz（或3200MT/s）。
- 最后，与 LPDDR4 和 5 类似，DDR5 将每个通道的总线宽度限制为 32 位（ECC 为 40 位），但同时每个 DIMM 使用两个通道，相反，一些 OEM 将使用四通道内存而不是双通道来弥补这一点。
最后，DDR5还添加了片上 ECC，并且模式寄存器也得到了显着升级，可以在上表中看到整个更改列表。