這種架構下需要軟件追蹤網絡拓撲結構的變化以實現系統支援熱插拔。 InfiniBand和StarFabric標準即能實現這一功能。 較小的資訊包意味着包頭佔用了包的更大百分比，這樣又降低了有效頻寬。 能實現此功能的標準是RapidIO和HyperTransport。 PCI Express取中庸之道，定位於設計成一種系統互連介面而非一種裝置介面或路由網絡協定。 另外為了針對軟件透明，它的設計目標限制了它作為協定，也在某種程度上增加了它的反應時間。
PCIe卡能使用在至少與之傳輸通道相當的插槽上（例如x1介面的卡也能工作在x4或x16的插槽上）。 一個支援較多傳輸通道的插槽可以建立較少的傳輸通道（例如8個通道的插槽能支援1個通道）。 PCIe裝置之間的連結將使用兩裝置中較少通道數的作為標準。
PCIe的特性也定義一種「不規則化」的運算方法，但這種方法與SONET完全不同，它的方法主要用來避免數據傳輸過程中的數據重複而出現數據散射。 第一代PCIe採用2.5GT/s單訊號傳輸率，PCI-SIG計劃在未來版本中增強到5~10GT/s。 除去提供极高数据传输带宽之外，PCI-E因为采用串行数据包方式传递数据，所以PCI-E接口每个针脚可以获得比传统I/O标准更多的带宽，这样就可以降低PCI-E设备生产成本和体积。
pci-e: PCIEPCI Express 链路
在数字视频中，常用的例子有DVI，HDMI和DisplayPort。 PCI和PCIE插槽主要的区别在于宽带传输速度不同，PCI-E可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽，PCI插槽传输速率相对PCI-E要低约4倍左右。 三、PCI-Express它的主要优势就是数据传输速率高，目前最高可达到10GB/s以上，而且还有相当大的发展潜力。
傳送及接收不同數據會使用不同的傳輸通道，每一通道可運作四項資料。 兩個PCIe裝置之間的連接成為「連結」，這形成1組或更多的傳輸通道。 這可以更好的提供雙向相容性（x2模式將用於內部介面而非插槽模式）。
32位循环冗余校验码（在本上下文中称为链路CRC或LCRC）也附加到每个输出TLP的末尾。 在电平上，每个通道由两个以2.5,5,8或16 Gbit / s为单位的单向LVDS对组成，具体取决于协商的能力。 2022年1月12日，PCI-SIG 组织正式发布了 PCIe 6.0 标准，速度达到了 64 GT / s。 2010年11月18日，PCI特别兴趣小组正式向其成员发布了完成的PCI Express 3.0规范，以便根据新版本的PCI Express构建设备。
PCI Express也有多种规格，从PCI Express x1到PCI Express x32，能满足将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。 PCIe属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所连接的设备分配独享通道带宽，不共享总线带宽，主要支持主动电源管理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及服务质量等功能。 另一个例子是使数据包更短以减少延迟（如果总线必须作为存储器接口运行，则需要这样做）。 较小的数据包意味着数据包头消耗的数据包的百分比较高，从而降低了有效带宽。 为此目的设计的总线协议的例子是RapidIO和HyperTransport。
關於此有不少評論，但最基本的原因是它對於軟件開發者完全透明——為PCI所設計的作業系統可以不做任何代碼修改來啟動PCIe裝置。 各類網卡、音效卡、顯示卡，以及當下的NVMe固態硬碟都使用了PCIe標準。 TLPs能通過LCRC校驗和連續性校驗的稱為Ack（命令正確應答）；沒有通過校驗的稱為Nak（沒有應答）。 PCIe對於ACK有所規範，在收到TLP封包之後，在一定時間內必須回應ACK，也就是ACK延遲（ACK Latency）的等待時間。 因應ACK/NAK流程的需要，必須實作出重新播送緩衝器（Replay Buffer）。 PCIe保證了相容性，支援PCI的作業系統無需進行任何更改即可支援PCIe總線。
pci-e: pci-e 3.0
PCI Express电接口也用于各种其他标准，最值得注意的是作为笔记本电脑扩展卡接口的ExpressCard以及作为计算机存储接口的SATA Express。 PCI插槽也是主板带有最多数量的插槽类型，在目前流行的台式机主板上，ATX结构的主板一般带有5～6个PCI插槽，而小一点的MATX主板也都带有2～3个PCI插槽，可见其应用的广泛性。 PCI-E 3.0规范完整文档现已向PCI-SIG组织成员公布其中详细描述了PCI-E架构、互联属性、结构管理、编程接口等等，但没有公开发表。 2012年1月9日，世界上首块PCI-E 3.0显卡Radeon HD 7970问世。 它作为每个传输的TLP的唯一标识标签，并被插入到出站TLP的头部。
现在，新的延迟，加上大数据，互联网的最新趋势物联网和移动计算领域正在推动数个顶尖IT厂商采用新的数据瓶颈方法。 PCI Express 3.0是企业计算的记忆，微处理器，网络和存储之间的通信的主要标准，但它正面临新的竞争，因为其即将到来的重大更新是一些最重要的观察者所压倒的。 只要提供较大物理槽所需的地面连接，则物理尺寸较大（例如×16）的槽可以更少的通道连线（例如，×1，×4，×8或×12）尺寸。 PCI Express迷你卡的尺寸为全迷你卡的30×50.95毫米（宽度×长度）。 有一个52针边缘连接器，由0.8 mm间距的两个交错行组成。 每行有八个触点，一个间隙相当于四个触点，然后另外18个触点。
PCI-E插槽全称是“PCI-Express”，是最新的总线和接口标准，它原来的名称为“3GIO”，是由英特尔提出的，很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。 PCI Express位于中间的某个地方，以设计为目标，作为系统互连（本地总线），而不是设备互连或路由网络协议。 此外，其软件透明度的设计目标限制了协议并稍微提高了其延迟。
移动PCIe规范（缩写为M-PCIe）允许PCI Express架构在MIPI Alliance的M-PHY物理层技术上运行。 基于已经广泛采用的M-PHY及其低功耗设计，移动PCIe允许PCI Express在平板电脑和智能手机中使用。 2013年9月，PCI Express 3.1规格已经宣布在2013年底或2014年初发布，在三个方面整合了PCI Express 3.0规范的各种改进：电源管理，性能和功能它于2014年11月发布。 截至2013年，PCI Express版本4已经起草，预计在2017年将达到最终规格。
pci-e: 數據鏈路層
Thunderbolt由英特尔和苹果公司共同开发，作为将DisplayPort端口组合在一起的通用高速接口，最初旨在成为全光纤接口，但由于创建消费者友好的光纤互连大多数早期实现是混合铜纤维系统。 一个显着的例外，Sony VAIO Z VPC-Z2使用带有光学组件的非标准USB端口连接到外置PCIe显示适配器。 苹果一直是2011年Thunderbolt采用的主要动力，尽管其他几家供应商已经宣布推出具有Thunderbolt的新产品和系统。 2022年6月22日，发布和维护 PCIe 标准的联盟 PCI-SIG 宣布推出最新一代 PCIe 规范 PCIe 7.0 或 PCIe Gen 7 。
除了带宽翻倍带来的数据吞吐量大幅提高之外，PCI-E 3.0的信号速度更快，相应地数据传输的延迟也会更低。 简而言之，PCI-E 3.0就跟高速路一样，车辆跑得更快，发车间隔更低，座位更舒适。 ExpressCard接口提供5 Gbit / s（0.5 GB / s吞吐量）的比特率，而Thunderbolt接口提供高达40 Gbit / s（5 GB / s吞吐量）的比特率。
结构是由连接一组组件的点对点链路组成，一个示例性结构拓扑如图1-2所示。 这个图说明了一个层次结构的单个结构实例，由一个根复合体组成，多个端点（I / O设备），交换机和PCI Express标准的 PCI / PCI-X桥接器，均通过PCI Express链路互连。 然而，这样的解决方案受到笔记本电脑上可用的PCIe插槽的大小（通常只有x1）和版本的限制。 验证了许多显卡，主板和BIOS版本，以支持同一连接上的×1，×4，×8和×16连接。 此更新的规范包括澄清和几项改进，但与PCI Express 1.0a完全兼容。 英特尔拥有众多台式机主板，其PCIe×1迷你卡插槽通常不支持mSATA SSD。
PCI Express总线与旧PCI之间的主要区别之一是总线拓扑。 PCI使用共享并行总线架构，其中PCI主机和所有设备共享一组通用的地址，数据和控制线。 相比之下，PCI Express基于点到点拓扑，单独的串行链路将每个设备连接到根系统（主机）。 由于其共享总线拓扑，可以对单个方向上的PCI总线进行仲裁（在多个主机的情况下），并且一次限制为一个主机。
- ACK和NAK信号通过DLLP进行通信，流控信用信息，一些电源管理消息和流控信用信息（代表事务层）也是如此。
- PCI Express 3.0规范的新功能包括增强信令和数据完整性的一些优化，包括发射机和接收机均衡，PLL改进，时钟数据恢复和当前支持的拓扑的通道增强。
- PCI Express也有多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express 16X，能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。
- 8针PCI Express连接器可能与EPS12V连接器混淆，EPS12V连接器主要用于为SMP和多核系统供电。
- 发送设备只能在这样做时才传输TLP，使其消费的信用计数不超过其信用限额。
- 综上所述，在 PCIe x16 插槽上，与独立显卡一样，双向总理论吞吐量为 512GB / s。
接收方向无效TLP的序列号发送一个否定的确认消息（NAK），请求重新发送该序列号的所有TLP。 如果接收的TLP通过LCRC检查并具有正确的序列号，则被视为有效。 链路接收器增加序列号（跟踪最后接收的良好TLP），并将有效的TLP转发到接收者的事务层。 ACK消息被发送到远程发射机，指示TLP被成功地接收（并且扩展了所有具有过去序列号的TLP）。
大部分新型的AMD或NVIDIA顯示卡都使用PCIe標準。 NVIDIA在它新開發的SLI上採用PCIe的高速數據傳輸，這使得兩塊相同晶片組顯示卡可同時工作於一台電腦之上。 AMD公司也基於PCIe開發一種兩個GPU一同運作的技術，稱為CrossFire。 PCI Express採用分離交換（數據提交和應答在時間上分離），可保證傳輸通道在目標端裝置等待傳送回應資訊傳送其它數據資訊。
到目前为止，技术的初始数据速率已翻了三倍，但下一步是花费更长的时间。 PCI SIG声称，第四代PCI Express规范将于2017年完成，并将在这十年中实现。 新技术将使用新的连接器，并将是PCI Express的最后一个铜版本。 某些数据中心应用（如大型计算机集群）由于铜线缆固有的距离限制，需要使用光纤互连。 通常，诸如以太网或光纤通道的面向网络的标准对于这些应用来说足够，但是在某些情况下，由可路由协议引入的开销是不期望的，并且需要诸如InfiniBand，RapidIO或NUMAlink之类的较低级别的互连。
英特尔公布的PCI Express（PIPE）PHY接口（58）定义了MAC / PCS功能分区以及这两个子层之间的接口。 PIPE规范还标识了物理介质连接（PMA）层，其中包括串行器/解串器（SerDes）和其他模拟电路;然而，由于SerDes实现在ASIC供应商之间差异很大，PIPE没有指定PCS和PMA之间的接口。 像1.x一样，PCIe 2.0使用8b / 10b编码方案，因此每通道提供5 GT / s原始数据速率的有效4 Gbit / s最大传输速率。 作为参考，使用四路（×4）的PCI-X（133MHz 64位）设备和PCI Express 1.0设备具有大致相同的峰值单向传输速率为1064MB / s。
例如，到目前为止，PCI SIG尚未就没有重新定时器的PCIe 4.0轨迹的最大长度达成一致。 PCI Express存储设备可实现AHCI逻辑接口以实现向后兼容，还可实现NVM Express逻辑接口，通过利用此类设备提供的内部并行性提供更快的I / O操作。 企业级SSD也可以通过PCI Express实现SCSI。 对于专业市场，Nvidia开发了可用于高级图形应用的Quadro Plex外部PCIe系列GPU。
链路是两个PCI Express端口之间的点对点通信通道，允许它们发送和接收普通PCI请求（配置，I / O或存储器读/写）和中断（INTx，MSI或MSI-X） 。 低速外设（例如802.11 Wi-Fi卡）使用单通道（×1）链路，而图形适配器通常使用更宽更快的16通道链路。 PCI SIG 特殊兴趣小组自2011年年底以来一直在开发PCI Express 4.0。 新车的目标数据速率为每通道16GT / s [每秒千兆转发]，组织一直设定这个目标，即使许多没有相信使用宽泛的铜线互连总线是可行的。 该标准尚未定稿，因为参与者必须同意许多参数，包括互连属性，结构管理以及设计和构建符合PCI Express 4.0规范的系统和外设所需的编程接口。
这些转移也可以从增加通道数量（×2，×4等）中获得最大收益。 但是在更典型的应用（如USB或以太网控制器）中，流量简档的特征是具有频繁强制确认的短数据包。 由于分组解析和强制中断（在设备的主机接口或PC的CPU）中的开销，这种流量会降低链路的效率。 作为连接到相同印刷电路板的设备的协议，它不需要与用于长距离通信的协议的传输错误相同的容限，因此这种效率的损失对于PCIe不是特别的。
2009年宣布推出一款真正的51 mm Mini PCIe SSD，具有两个堆叠的PCB层，可以提供更高的存储容量。 被宣布的设计中保留了PCIe接口，使其与标准的mini PCIe插槽兼容。 PCIe设备和PCIe总线直接相连，使缓存和数据更接近CPU。 他们消除了传统存储协议的开销，并且EMC认为在合适的条件下能实现远远优于从08年开始销售的串列SCSI和SATA的固态硬盘SSD的性能。 PCI插槽是目前个人电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种槽。
2018年6月，SD协会已经基本完成了全新一代SD 7.0标准规范的制定工作，计划在2018年6月26-28日上海举办的MWC大会上正式公布。 在2016年8月，Synopsys在英特尔开发者论坛上展示了运行PCIe 4.0的测试机。 他们的知识产权已经授权给几家计划在2016年底提供其芯片和产品的公司。 2、可更好地支持未来高端显卡，即使功耗达到225W或者300W也只需PCI Express单独供电即可。
在兼容性方面，PCI-E在软件层面上兼容目前的PCI技术和设备，支持PCI设备和内存模组的初始化，也就是说过去的驱动程序、操作系统无需推倒重来，就可以支持PCI-E设备。 在几乎所有现代（截至2012年）PC（从消费者笔记本电脑和台式机到企业数据服务器）中，PCIe总线作为主要的主板级互连，将主机系统处理器与集成外设（表面贴装IC）连接起来，和附加外设（扩展卡）。 在大多数这些系统中，PCIe总线与一个或多个传统PCI总线共存，以便与大量传统PCI外设的向后兼容。
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