PCI-Express(peripheral component interconnect express) 是一种高速串行计算机扩展总线标准，它原来的名称为 “3GIO”，是由英特尔在 2001 年提出的，旨在替代旧的 PCI，PCI-X 和 AGP 总线标准。
PCI Express 又被简称 PCIe，是电脑主机板上常见的匯流排规格，主要是用来连接各种电脑硬体配备。 PCIe 提供稳定高效的数据传输，因此被广泛用于连接显示卡、 SSD 、网卡及撷取卡等。
PCIe(PCI Express) 是 computer 主板上一种高速串行总线标准，用于连接显卡、固态硬盘、网卡等高性能外设，提供远超传统 PCI 的带宽和点对点连接，各代版本 (如 3.0 、 4.0 、 5.0) 速度翻倍，确保设备高效通信，并具备向下兼容性。
PCIe 特点
高速传输：PCIe 採用点对点串行连接方式，不同设备都有专属的传输通道，因此才能大幅提供数据传输速度。 PCIe 插槽有不同的版本，如 PCIe 3.0 、 PCIe 4.0 、 PCIe 5.0，每一代的速度都是接近倍数在成长。
不同的插槽大小：PCIe 插槽有不同的长度及通道数，主要有 x1 、 x4 、 x8 、 x16 四种类型，x 后方的数字代表通道数，可以将它想像成一条高速公路有几条车道，如 x16 代表同时有 16 个车道可以同步运作。
向下兼容：PCIe 具有向下兼容性，PCIe 4.0 的设备可以插入 PCIe 3.0 插槽使用，但最高速率会受限于 PCIe 3.0 的传输速率。
什么是 PCIe 通道?
并非所有 PCIe 通道都以相同的方式工作——CPU PCIe 通道直接与 CPU 连接，而芯片组通道 (也就是 “PCH 通道”) 通过主板的芯片组，经由 DMI(Direct Media Interface) 链路连接到 CPU 。
PCH 通常管理着主板上的功能，例如 USB 器件、 Wi-Fi 和以太网网卡，以及板载声卡。由于 CPU 和芯片组之间的链路总带宽被限制在 x8 3.0 以下，如果您插入多个存储器件并使用其他资源，就有可能使链路达到饱和状态。直接连接到 CPU 则可绕过这一瓶颈。
在过去，拥有 16 条 PCIe 3.0 通道的用户只能通过将 GPU 带宽减半来利用这条通往 CPU 的最佳路径，从而造成了另一个潜在的瓶颈。
与通过 SATA 数据线连接的驱动器相比，使用 Riser 卡的 PCIe M.2 固态硬盘和 NVMe 固态硬盘在速度方面已经具备了优势。 PCIe 更高的吞吐量让 NVMe 存储能够快速处理由更多数据组成的队列，而直接连接到主板的方式还可减少延迟。通过连接到 CPU 的 PCIe 通道，数据无需再绕远经由芯片组传输，从而有助于进一步降低延迟。
PCIe 速度对照表
如上所述，每一代 PCIe 的吞吐量都翻了一番。但是 PCIe 的真正优点在于能够完全向后兼容。
| 版本 | 发布时间 | Line 编码 | 传输速率 （每条通道） [i][ii] | 带宽吞吐量 (Throughput)(GB/s) [i][iii] | |||||
| x1 | X2 | X4 | X8 | X16 | |||||
| 1.0 | 2003 | NRZ | 8b/10b | 2.5 GT/s | 0.25 | 0.5 | 1 | 2 | 4 |
| 2.0 | 2007 | 5.0 GT/s | 0.5 | 1 | 2 | 4 | 8 | ||
| 3.0 | 2010 | 128b/130b | 8.0 GT/s | 0.985 | 1.969 | 3.938 | 7.877 | 15.754 | |
| 4.0 | 2017 | 16.0 GT/s | 1.969 | 3.938 | 7.877 | 15.754 | 31.508 | ||
| 5.0 | 2019 | 32.0 GT/s | 3.938 | 7.877 | 15.754 | 31.508 | 63.015 | ||
| 6.0 | 2022 (2025 年首次实施) | PAM-4 FEC | 1b/1b 242B/256B FLIT | 64.0 GT/s | 7.563 | 15.125 | 30.25 | 60.5 | 121 |
| 7.0 | 2025 (规范发布) | 128.0 GT/s | 15.125 | 30.25 | 60.5 | 121 | 242 | ||
| 8.0 | 2028 (计划) | 256.0 GT/s | 30.25 | 60.5 | 121 | 242 | 484 | ||
注释 (备注)
[i]每条通道（lane）都是全双工通道。- 半双工（half-duplex）的系统允许二台设备之间的双向资料传输，但不能同时进行，无线对讲机就是使用半双工系统。由于对讲机发送及接收使用相同的频率，不允许同时进行。
- 全双工（full-duplex）的系统允许二台设备间同时进行双向资料传输，一般的电话、手机就是全双工的系统，因为在讲话时同时也可以听到对方的声音。
[ii]出于技术可行性，最初也考虑过 25.0GT/s[iii]吞吐量表示可用带宽（即仅包括有效载荷，不包括 8b/10b 、 128b/130b 或 242B/256B 编码开销）。每通道 2.5GT/s 的 PCIe1.0 传输速率意味着 2.5Gbit/s 的串行比特率；在应用 8b/10b 编码后，这对应于 2.0Gbit/s=250MB/s 的有用吞吐量。
以 PCIe 2.0 为例，每秒 5GT(Gigatransfer) 原始数据传输率，编码方式为 8b/10b(每 10 个比特只有 8 个有效数据)，即有效带宽为 4Gb/s=500MByte/s 。
专业术语释义：
- GT/s：每秒传输数（Transfers per second）及其更常用的辅助术语 GT/s（gigatransfers per second）和 MT/s（megatransfers per second）是非正式术语，指的是在给定的数据传输通道中，每秒发生的数据传输操作次数。它也被称为采样率，即每秒捕获的数据样本数，每个样本通常发生在时钟沿。
- GB 字节 (英语：Gigabyte，缩写为 GB)，是信息计量单位字节的多倍形式。国际单位制 (SI) 以 1,000,000,000(109) 来定义前缀吉咖，故 1GB 表示 109 字节。常使用在标示硬盘、存储器等具有较大容量的储存介质之储存容量。
PCI Express 插槽接口规格
PCIe 的规范主要是为了提升电脑内部所有总线的速度，因此带宽有多种不同规格标准，其中 PCIe×16 是特别为显卡所设计。 AGP 的资料传输效率最高为 2.1GB/s，不过对上 PCIe×16 的 8GB/s，很明显的就分出胜负，但 8GB/s 是指资料传输的理想值，并不是使用 PCIe 接口的显卡，就能够有突飞猛进的性能表现，实际的测试数据并不会有这么大的差异存在。
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PCIe 有不同的物理配置：PCIe x1,x4,x8, 和 x16 。 “x” 后面的数字代表该插槽上有多少条通道。 PCIe 通道作为设备和处理器或芯片组之间的物理连接，就像在高速公路上按两个方向同时行驶的汽车一样，数据也在 PCIe 通道上进行” 传输”(发送/接收) 。例如，PCIe x1 插槽有一个通道，PCIe x2 有两个通道，x4 有四个通道，以此类推。
| 传输通道数 | 针脚 Pins | 长度，单位为毫米（英寸） Length in mm (in) | ||||
| 板连接器 (Board connector) | 连接器插槽 (Connector slot) | |||||
| 针脚 Pin 总数 | 主接口区 Pin 数 | 总长度 Total | 主接口区长度 Variable | 总长度 Total | 主接口区长度 Variable | |
| X1 | 2X18=36 | 2X7=14 | 20.3 (0.8) | 7.2 (0.28) | 25 (1.0) | 7.65 (0.30) |
| X4 | 2X32=64 | 2X21=42 | 34.3 (1.4) | 21.2 (0.8) | 39 (1.5) | 21.65 (0.85) |
| X8 | 2X49=98 | 2X38=76 | 51.3 (2.0) | 38.2 (1.5) | 56 (2.2) | 38.65 (1.52) |
| X16 | 2X82=164 | 2X71=142 | 84.3 (3.3) | 71.2 (2.8) | 89 (3.5) | 71.65 (2.82) |
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与一次只能发送或只能接收数据的旧 PCI 标准不同 (单向)，PCIe 以全双工 (双向) 方式发送数据，这意味着它可以同时进行数据的发送和接收。
您可以将卡插入不同尺寸的插槽中; 但是，带宽将取决于卡和插槽的容量。例如，如果你将 PCIe x8 的卡插入 x4 插槽内，它将只能执行一半的带宽。
主板上不同的 PCIe 和 PCI 插槽
PCIe 更多信息
PCIe 注意事项
宽频兼容性：在挑选时，需要注意扩充产品的宽频和主机板上的宽频是否相同，因为低宽频的通道会限制高宽频产品的效能。
物理兼容性：确保插槽的物理大小可以完成安装。 X1 设备可以向上兼容安装，反之则无法。
插槽优先性：大部分的主机板都有插槽优先性，因此建议用重要的设备要安装在距离 CPU 越近的地方，以确保最佳效能。
参考资料：
- https://pcisig.com/
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/363997661
- PCI Express-维基百科，https://zh.wikipedia.org/wiki/PCI_Express
- PCI Express-Wikipedia，https://en.wikipedia.org/wiki/PCI_Express
- PCIE（PCI Express）1x 、 4x 、 8x 、 16x 总线引脚和信号，https://pinoutguide.com/Slots/pci_express_pinout.shtml
- PCIe 164P Slot with Post 规格书-資輝企業，https://tzyrhwey.com/products/info.php?id=21874
- 什么是 PCIe 4.0 和 5.0？-英特尔，https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/gaming/resources/what-is-pcie-4-and-why-does-it-matter.html