PCI Express是新一代的總線接口。早在2001年的春季，英特爾公司就提出了要用新一代的技術(shù)取代PCI總線和多種芯片的內(nèi)部連接，并稱(chēng)之為第三代I/O總線技術(shù)。隨后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在內(nèi)的20多家業(yè)界主導(dǎo)公司開(kāi)始起草新技術(shù)的規(guī)范，并在2002年完成，對(duì)其正式命名為PCI Express。它采用了目前業(yè)內(nèi)流行的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行連接，比起PCI以及更早期的計(jì)算機(jī)總線的共享并行架構(gòu)，每個(gè)設(shè)備都有自己的專(zhuān)用連接，不需要向整個(gè)總線請(qǐng)求帶寬，而且可以把數(shù)據(jù)傳輸率提高到一個(gè)很高的頻率，達(dá)到PCI所不能提供的高帶寬。

PCI Express總線技術(shù)的演進(jìn)過(guò)程，實(shí)際上是計(jì)算系統(tǒng)I/O接口速率演進(jìn)的過(guò)程。PCI總線是一種33MHz@32bit或者66MHz@64bit的并行總線，總線帶寬為133MB/s到最大533MB/s，連接在PCI總線上的所有設(shè)備共享133MB/s～533MB/s帶寬。這種總線用來(lái)應(yīng)付聲卡、10/100M網(wǎng)卡以及USB 1.1等接口基本不成問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，新一代的I/O接口大量涌現(xiàn)，比如千兆（GE）、萬(wàn)兆（10GE）的以太網(wǎng)技術(shù)、4G/8G的FC技術(shù)，使得PCI總線的帶寬已經(jīng)無(wú)力應(yīng)付計(jì)算系統(tǒng)內(nèi)部大量高帶寬并行讀寫(xiě)的要求，PCI總線也成為系統(tǒng)性能提升的瓶頸，于是就出現(xiàn)了PCI Express總線。

PCI Express總線是一種完全不同于過(guò)去PCI總線的一種全新總線規(guī)范，與PCI總線共享并行架構(gòu)相比，PCI Express總線是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行連接的設(shè)備連接方式，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)意味著每一個(gè)PCI Express設(shè)備都擁有自己獨(dú)立的數(shù)據(jù)連接，各個(gè)設(shè)備之間并發(fā)的數(shù)據(jù)傳輸互不影響，而對(duì)于過(guò)去PCI那種共享總線方式，PCI總線上只能有一個(gè)設(shè)備進(jìn)行通信，一旦PCI總線上掛接的設(shè)備增多，每個(gè)設(shè)備的實(shí)際傳輸速率就會(huì)下降，性能得不到保證。PCI Express以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式處理通信，每個(gè)設(shè)備在要求傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候各自建立自己的傳輸通道，對(duì)于其他設(shè)備這個(gè)通道是封閉的，這樣的操作保證了通道的專(zhuān)有性，避免其他設(shè)備的干擾。以串行方式提升頻率增進(jìn)效能，關(guān)鍵的限制在于采用什么樣的物理傳輸介質(zhì)。人們普遍采用銅線路，而理論上銅這個(gè)材質(zhì)可以提供的傳輸極限是10 Gbps。這也就是為什么PCI Express的極限傳輸速度的答案。

在傳輸速率方面，PCI Express總線利用串行的連接特點(diǎn)將能輕松將數(shù)據(jù)傳輸速度提到一個(gè)很高的頻率，達(dá)到遠(yuǎn)超出PCI總線的傳輸速率。PCI Express的接口根據(jù)總線位寬不同而有所差異，包括x1、x4、x8以及x16(x2模式將用于內(nèi)部接口而非插槽模式），其中X1的傳輸速度為250MB/s，而X16就是等于16倍于X1的速度，即是4GB/s。與此同時(shí)，PCI Express總線支持雙向傳輸模式，還可以運(yùn)行全雙工模式，它的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質(zhì)量，它們之間的差異跟半雙工和全雙工類(lèi)似。因此連接的每個(gè)裝置都可以使用最大帶寬，PCI Express接口設(shè)備將有著比PCI設(shè)備優(yōu)越的多的資源可用。

除了這些，PCI Express設(shè)備能夠支持熱拔插以及熱交換特性，支持的三種電壓分別為+3.3V、3.3Vaux以及+12V。考慮到顯卡功耗的日益上漲，PCI Express而后在規(guī)范中改善了直接從插槽中取電的功率限制，16x的最大提供功率達(dá)到了70W，比AGP 8X接口有了很大的提高。基本可以滿足未來(lái)中高端顯卡的需求。

可以看到PCI Express只是南橋的擴(kuò)展總線，它與操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)，所以也保證了它與原有PCI的兼容性，也就是說(shuō)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)在主板上PCI Express接口將和PCI接口共存，這也給用戶的升級(jí)帶來(lái)了方便。由此可見(jiàn)，PCI Express最大的意義在于它的通用性，不僅可以讓它用于南橋和其他設(shè)備的連接，也可以延伸到芯片組間的連接，甚至也可以用于連接圖形芯片，這樣，整個(gè)I/O系統(tǒng)將重新統(tǒng)一起來(lái)，將更進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，增加計(jì)算機(jī)的可移植性和模塊化。PCI Express已經(jīng)為PC的未來(lái)發(fā)展重新鋪設(shè)好了路基，下面就要看PCI Express產(chǎn)品的應(yīng)用情況了。

PCI Express 2.0是PCI Express總線家族中的第二代版本。其中第一代的PCI Express 1.0標(biāo)志于2002年正式發(fā)布，它采用高速串行工作原理，接口傳輸速率達(dá)到2.5GHz，而PCI Express 2.0則在1.0版本基礎(chǔ)上更進(jìn)了一步，將接口速率提升到了5GHz，傳輸性能也翻了一番。新一代芯片組產(chǎn)品均可支持PCI Express 2.0總線技術(shù)，X1模式的擴(kuò)展口帶寬總和可達(dá)到1GB/s，X16圖形接口更可以達(dá)到16GB/s的驚人帶寬值。

在對(duì)可制造性、成本、功耗、復(fù)雜性、兼容性等諸多方面進(jìn)行綜合、平衡之后，PCI-E 3.0規(guī)范將數(shù)據(jù)傳輸率提升到8GHz（最初也預(yù)想過(guò)10GHz），并保持了對(duì)PCI-E 2.x/1.x的向下兼容，繼續(xù)支持2.5GHz、5GHz信號(hào)機(jī)制。基于此，PCI-E 3.0架構(gòu)單信道（x1）單向帶寬即可接近1GB/s，十六信道（x16）雙向帶寬更是可達(dá)32GB/s。

PCI-E 3.0同時(shí)還特別增加了128b/130b解碼機(jī)制，可以確保幾乎100%的傳輸效率，相比此前版本的8b/10b機(jī)制提升了25%，從而促成了傳輸帶寬的翻番，延續(xù)了PCI-E規(guī)范的一貫傳統(tǒng)。