M.2 NVMe Gen3 vs NVMe Gen4: comparativa de rendimiento y características

PCIe 4.0 es una realidad, aunque actualmente solo la podemos encontrar en la plataforma AMD X570, pero es más que suficiente para hacer una comparativa entre M.2 NVMe Gen3 vs Gen4.

Los primeros modelos de unidades de almacenamiento SSD NVMe bajo este bus ya que están comercializados en el mercado, y nosotros ya tuvimos acceso al modelo de Corsair y al de AORUS. En este comparativa enfrentaremos precisamente el AORUS NVMe Gen4 de 1 TB y el AORUS RGB NVMe de 512 GB, cuyas Review están en nuestra página.

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Qué nos ofrece el bus PCIe 4.0 frente al 3.0 en las ranuras M.2

Este debe ser uno de los puntos principales de esta comparativa, ya que de poco sirve ver los números si no sabemos hasta donde podríamos llegar en ambos tipos de bus. Recordemos que los SSD que comparamos se conectarán en una ranura M.2 M-Key PCIe x4, es decir, con cuatro carriles de datos.

El bus PCI Express 3.0 es el que opera actualmente en todas las placas base de los equipos de escritorio, portátiles y mini PC. Todas a excepción de las placas base con chipset AMD X570, aunque claro, el bus de 4ª generación ofrece retrocompatibilidad con el 3.0. Esta versión de PCIe nos ofrece carriles en los que los datos son capaces de circular de forma simultánea en subida o baja, lo que viene siendo una transferencia bidireccional. Las velocidades que marcarán cada uno de estos carriles será de 984,6 MB/s tanto en subida como en bajada, es decir, 7,9 Gbps. Si hacemos cuentas, un M.2 x4 puede llegar a los 3.938,4 MB/s, 32 Gbps redondeando.

Ahora veamos el bus en su versión 4.0, el cual solamente puede trabajar en las placas AMD con los procesadores Ryzen 3000 de 7 nm. Este bus sigue siendo bidireccional y presentan el mismo código en línea que la 3ª generación, con cadenas de 128b/130b. Pero ahora la velocidad se ha doblado, así que una sola línea es capaz de llegar a una velocidad de 1969,2 MB/s en subida y en bajada. En una configuración x4 serán 7.876,8 MB/s o lo que es lo mismo, 64 Gbps.

Cómo y dónde están conectadas las ranuras M.2 a las nuevas Placas

La configuración de conexiones de las ranuras M.2 en las placas va a depender mucho del fabricante, el chipset y la gama de la placa, y por supuesto de la cantidad de ranuras que haya instaladas. Cabe decir que no tenemos los mismos carriles PCIe en un chipset Intel Z390 que en un Intel B360, y ni mucho menos en los X470 o X570.

Centrándonos en estas nuevas placas de AMD con chipset X570, nos encontramos casi siempre con dos o tres ranuras M.2 que funcionan bajo PCIe 4.0 x4. Si tenemos dos de ellas, una siempre va a ir conectada directamente a los carriles de CPU Ryzen, mientras que la otra irá conectada al chipset X570. En el caso de tener tres ranuras, podemos encontrar dos de ellas conectadas al chipset, perdiendo parte de los carriles disponibles para conector puertos USB u otras ranuras PCIe para tarjetas de expansión.

Debemos tener muy en cuenta que cuando conectamos a estas placas un AMD Ryzen 3000 tendremos habilitado de forma nativa el soporte para el bus 4.0. Pero en el caso de instalar un Ryzen 2000 el bus pasará automáticamente a ser 3.0, limitado por estos procesadores.

Presentando los contendientes a comprar en los M.2 NVMe Gen3 vs Gen4

Veamos ahora cuáles son las dos unidades SSD que vamos a probar. Nos hubiera gustado que ambas contaran exactamente con la misma capacidad de almacenamiento. Ya que en las unidades de mayor capacidad el rendimiento suele ser un poco mayor debido a que el controlador tiene mayor cantidad de canales ocupados. Obviamente no es posible porque las capacidades en ambas unidades no coinciden.

AORUS RGB NVMe de 512 GB

Comencemos por la unidad de la generación anterior. Se trata de un SSD con memorias NAND 3D TLC BiCS3 construidas por Toshiba. Esa unidad está disponible en 512 y 256 GB, con una controladora Phison PS5012-E12 capaz de direccionar hasta 8 TB bajo la interfaz U.2 y 2 TB bajo M.2. Es la versión más potente del fabricante para este bus, y en esta ocasión tiene ocupados dos canales con dos chips de memoria de 256 GB.

Las tasas de lectura secuencial y escritura secuencial que brinda el fabricante son de 3840 MB/s y 2000 MB/s respectivamente. De igual forma, las tasas de operaciones de entradas y salidas por segundo (IOPS) son de 360K y 440K. Debemos tener presente que estas cifras más bien dependerán del controlador y no tanto del bus.

AORUS NVMe Gen4 de 1 TB

En el otro rincón tenemos el SSD AORUS de nueva generación, que se ha presentado este 2019 con capacidades de 1TB y 2 TB, el doble y cuádruple que el anterior. También utiliza memorias de Toshiba, aunque en este caso modelo BiCS4 con tecnología NAND 3D TLC de 96 capas. Concretamente será 4 chips, cada uno de ellos de 256 GB. Para la gestión tenemos el nuevo controlador Phison PS5016-E16 fabricado en 28 nm que es capaz de direccionar 8 TB de memoria en 8 canales. Dentro de él trabajan dos procesadores ARM Cortex R5 de 32 bits.

Las tasas de lectura secuencial y escritura secuencial que nos da el fabricante para este nuevo SSD son de 5000 MB/s y 4400 MB/s respectivamente. Mientras que las operaciones por segundo IOPS ascienden a 750K y 700K respectivamente.

M.2 NVMe Gen3 vs Gen4: resultados de los benchmarks

Sin más, veamos cómo se desarrollaron los resultados en cada uno de los SSD que probamos. Los programas utilizados fueron los siguientes:

Crystal Disk Mark
AS SSD Benchmark
ATTO Disk Benchmark
Anvil´s Storage

En todos los programas hemos utilizado las mismas versiones para ambas unidades.

En esta prima prueba, vemos unas cifras más ajustadas a las especificaciones teóricas por parte del SSD de 4ª generación. De hecho, solo nos quedamos unos MB/s por debajo en lectura secuencial, mientras que en escritura estamos unos 130 MB/s por debajo. En el modelo Gen3 tenemos cifras que incluso superan a las establecidas en escritura, quedándonos por debajo en lectura en unos 250 MB/s.

Los siguientes resultados no son menos interesantes, ya que las mejoras en lectura de bloques de mayor tamaño no son nada llamativas, de hecho, estamos en valores muy similares. El mayor aumento se produce en escritura de los bloques de 4KB con 8 solicitudes en cola y 8 procesos que acceden a la unidad (Q8T8). Los registros marcan más del doble de rendimiento, mientras que en las otras medidas estamos también cerca en ambos modelos.

Pasamos al siguiente test, en el cual medimos también datos secuenciales en lectura y escritura aleatoria en bloques de 4 KB. Aquí de nuevo vemos mejores números sobre todo en la zona de escritura para todos los casos, con valores muy superiores en la nueva generación, aunque no parece que este programa esté aprovechando al máximo la velocidad del bus 4.0 a juzgar por las cifras tan bajas en operaciones secuenciales frente a CristalDiskMark.

Una de las mejoras que tenemos en PCIe 4.0 es que la latencia de mejor de forma sustancial en las peticiones y trasferencia de datos. Y esto sí que lo vemos perfectamente representado aquí, siendo unos valores que duplican a bus Gen3 tanto en lectura como escritura.

Con ATTO podemos medir la escritura y lectura secuencial con bloques de muchos tamaños, desde los 512 B hasta los 64 MB. Y aquí el conjunto controlador-memorias-bus es mucho más estable en velocidades de trasferencia para esta nueva generación. En casi todos los casos estamos por encima de los 4,3 GB/s en lectura y entre 3,8 y 3,9 GB/s en escritura.

Finalizamos con los resultados de Anvil´s que una vez más estamos cerca de los 4 GB/s en lecturas y escrituras secuenciales. Aunque como suele ser habitual en este software, los números que quedan lejos de los que muestran otros programas como CristalDiskMark.

Curiosamente vemos unos IOPS muy bajos en el AORUS Gen4, muy cercanos a modelo Gen3, lo que nos hace pensar que esta versión no va demasiado bien en este SSD. Al menos sí que vemos unas latencias que son casi la mitad en el modelo más nuevo al más antiguo, especialmente en escritura.

Conclusiones sobre M.2 NVMe Gen3 vs Gen4

Si algo nos queda claro de esta comparativa, es que ya necesitábamos este nuevo estándar PCIe 4.0 en equipos de escritorio. Si bien es cierto que actualmente carece de sentido para conectar tarjetas gráficas u otro hardware de expansión. Ya que los 16 carriles que estas necesitan, todavía van muy sobrados en capacidad para las actuales resoluciones de vídeo en las que trabajamos.

Pero sí que se había quedado pequeño para los nuevos SSD bajo interfaz M.2. Ya vemos que, en esta primera oleada, hemos llegado hasta los 5000 MB/s, y todavía estamos lejos de ese límite de los 7870 MB/s que puede llegar a tener. Mientras los fabricantes construyen memorias y controladores más rápidos, estos registros son los máximos disponibles bajo esta interfaz. Igualmente, las latencias han bajado prácticamente a la mitad en esta nueva generación

Aunque claro, AORUS no se quedó aquí, y durante Computex 2019 también presentó la unidad de almacenamiento más rápida del mundo, aunque con truco, claro. Se trataba de una tarjeta de expansión con cuatro unidades SSD Gen4 de 2 TB en configuración RAID 0 que son capaces de llegar a los 15.000 MB/s en lectura y escritura secuencial. Eso sí, entrad en la noticia y veréis que el resto de registros son bastante discretos por no decir malos para lo que tenemos entre manos.

Y no queremos terminar sin ver por dónde andan los precios de estas unidades de almacenamiento M.2 NVMe Gen3 vs Gen4, ya que es un tema bastante importante para los usuarios. El AORUS NVMe Gen4 de 1 TB lo encontramos por un precio de 288 euros, mientras que el de 2 TB asciende a nada menos que a 495 euros. Si nos vamos al AORUS RGB NVMe de 512 GB, entonces tendremos que pagar 107 euros, y 76 euros por la versión de 256 GB. Tengamos en cuenta que un Samsung 970 EVO de 1 TB está en torno a los 219 euros, que realmente no está tan lejos si consideramos que es la nueva generación e incluye disipador de cobre.