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(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 的特点
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
| 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 | X9 | 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25.0 GT/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2.5 GT/s的PCIe 1.0传输速率意味着2.5 Gbit/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。
----
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) |
--
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。
不同类型的PCIe插槽
主板上不同的PCIe和PCI插槽
更多信息
- PCIE（PCI Express）1x、4x、8x、16x 总线引脚和信号，https://pinoutguide.com/Slots/pci_express_pinout.shtml
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：
- 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
