編碼方案用10位編碼位元代替8個未編碼位元來傳輸資料，佔用20%的總頻寬。 到了PCIe 3.0，採用128B/130B代碼方式，僅佔用1.538%的總頻寬。 有些協定（如SONET）使用另外的編碼結構如「不規則」在資料流中嵌入時鐘資訊。
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路協定。 另外為了針對軟體透明，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: PCIE互連
在總線協議方面，PCI Express通信封裝在數據包中。 兩個設備之間的PCI Express鏈路可以由1個到32個通道組成。 在多通道鏈路中，分組數據在通道上條帶化，並且峯值數據吞吐量與整個鏈路寬度成比例。
PCI SIG 特殊興趣小組自2011年年底以來一直在開發PCI Express 4.0。 新車的目標數據速率爲每通道16GT / s [每秒千兆轉發]，組織一直設定這個目標，即使許多沒有相信使用寬泛的銅線互連總線是可行的。 該標準尚未定稿，因爲參與者必須同意許多參數，包括互連屬性，結構管理以及設計和構建符合PCI Express 4.0規範的系統和外設所需的編程接口。
標準電纜和連接器已定義爲×1，×4，×8和×16鏈路寬度，每個通道的傳輸速率爲250 MB / s。 PCI-SIG也期望規範將演進到500 MB / s，如PCI Express 2.0。 使用電纜PCI Express的一個例子是一個金屬外殼，其中包含許多PCI插槽和PCI-to-ePCIe適配器電路。 實際連接到插槽的通道數量也可能少於物理槽大小所支持的數量。 一個例子是一個×16插槽可以運行×1、×2、×4、×8、×16的卡，當運行×4卡時只提供4條通道。 其規格可以讀爲“×16（×4模式）”，而“×size @×速度”符號（“×16 @×4”）也是常見的。
pcie: PCIE物理層
此外，其軟件透明度的設計目標限制了協議並稍微提高了其延遲。 除了帶寬翻倍帶來的數據吞吐量大幅提高之外，PCI-E 3.0的信號速度更快，相應地數據傳輸的延遲也會更低。 簡而言之，PCI-E 3.0就跟高速路一樣，車輛跑得更快，發車間隔更低，座位更舒適。 除了發送和接收由事務層生成的TLP之外，數據鏈路層還生成並消耗DLLP，數據鏈路層數據包。 ACK和NAK信號通過DLLP進行通信，流控信用信息，一些電源管理消息和流控信用信息（代表事務層）也是如此。 如果發射機接收到NAK消息，或者在超時時間段到期之前沒有接收到確認（NAK或ACK），則發射機必須重發所有缺少肯定確認（ACK）的TLP。
- 由於PCIe是基於既有的PCI系統，所以只需修改實體層而無須修改軟體就可將現有PCI系統轉換為PCIe。
- 名爲阿拉帕霍工作組（AWG）的技術工作組制定了該標準。
- 當接收設備從其緩衝區完成TLP的處理時，它向發送設備發出信用回報信號，從而將信用額度增加了恢復的數量。
- 儘管這兩者將是信號兼容的，但通常不可能將一個物理上更大的PCIe卡（例如，×16尺寸的卡）放置在較小的插槽中 – 儘管如果PCIe插槽被更改或者使用了提升板，大多數主板會允許這個。
- 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。
在該方案中，設備在其事務層中爲每個接收到的緩衝器通告初始信用量。 鏈接相對端的設備在向該設備發送交易時，會計算每個TLP從其帳戶中消耗的信用數量。 發送設備只能在這樣做時才傳輸TLP，使其消費的信用計數不超過其信用限額。 當接收設備從其緩衝區完成TLP的處理時，它向發送設備發出信用回報信號，從而將信用額度增加了恢復的數量。 信用計數器是模塊化計數器，消費信用與信用限額的比較需要模數運算。 這種方案的優點（與其他方法，如等待狀態或基於握手的傳輸協議相比）是信用回報的延遲不會影響性能，前提是不會遇到信用額度。
pcie: PCIE羣集互連
但是PCI Express flash是否從根本上影響了整個行業以及是否對典型的數據中心具有吸引力仍然值得討論。 固態存儲技術具有兩面性，IT企業對新挑戰還是抱有謹慎的態度。 但是沒人會否認PCIe不論是在緩存還是在主存裏提升的優越性能。
pcie: PCIE2.0升級部分
現在英特爾和AMD已採用單晶片組技術，取代原有的南橋／北橋方案。 Yanes去年宣佈，PCIe 4.0將在今年年初推出。 現在，由於測試問題，“我認爲在循環推出之前的第三季度會更多，”他說。 2018年6月，SD協會已經基本完成了全新一代SD 7.0標準規範的制定工作，計劃在2018年6月26-28日上海舉辦的MWC大會上正式公佈。 EMC公司最近更新的緩存策略鞏固了固態PCI Express在服務器中的地位，並將和其他IT廠商一起爲提升企業數據存儲的效率扮演重要的角色。 該技術與Intel、IBM等業界巨頭合作開發，可讓圖形處理單元、加密處理單元等協處理器更好地與中央處理器緊密相連。
pcie: PCIEPCIe 3.0
一些插槽使用開放式插座來允許物理上更長的卡，並協商最佳的電子和邏輯連接。 4、PCI-E線纜子規範可讓PCI設備通過標準化銅纜線接入計算機，而且每條線路的速度都能達到2.5Gbps，適用於爲高端服務器加入多塊網卡作爲輸入輸出擴展模塊等場合。 PCI-E 3.0是生產中可用於主流個人電腦的擴展卡的最新標準。 而在2009年的第二季度發佈的AMD RD890芯片組將率先支持PCI-E 3.0版本。 2.0比1.0帶寬提高一倍，而3.0比2.0版帶寬又提升一倍，爲5GHz x 4。 連結另一方的裝置會在傳送資料時統計每一傳送的TLP所佔用的可信號誌，直至達到接收端初始可信訊號最高值。
pcie: PCIE衍生形式
基於已經廣泛採用的M-PHY及其低功耗設計，移動PCIe允許PCI Express在平板電腦和智能手機中使用。 在早期開發中，PCIe最初被稱爲HSI（用於高速互連），並在最終確定其PCI-SIG名稱PCI Express之前，將其名稱更改爲3GIO（第三代I / O）。 名爲阿拉帕霍工作組（AWG）的技術工作組制定了該標準。 對於初稿，特設工作組只包括英特爾工程師; 隨後特設工作組擴大到包括行業夥伴。
pcie: PCIE串行總線
在電平上，每個通道由兩個以2.5,5,8或16 Gbit / s爲單位的單向LVDS對組成，具體取決於協商的能力。 英特爾擁有衆多臺式機主板，其PCIe×1迷你卡插槽通常不支持mSATA pcie2025 SSD。 在英特爾支持網站上提供了PCIe x1 Mini-Card插槽（通常與SATA端口複用）本機支持mSATA的臺式機主板列表。 下表列出了PCI Express卡上邊緣連接器每側的導線。 PRSNT1#和PRSNT2#引腳必須稍短於其他引腳，以確保熱插拔卡完全插入。 WAKE#引腳使用全電壓喚醒計算機，但必須從備用電源拉高以指示卡是可以喚醒。
pcie: PCIEPCI-E 4.0
在物理層面上，PCI Express2.0使用8b / 10b編碼方案來確保連續相同數字（零或1）的字符串的長度有限。 在這種編碼方案中，每個八（未編碼）有效載荷數據位被替換爲發送數據的10（編碼）比特，導致電帶寬中的20%開銷。 爲了提高可用帶寬，PCI Express 3.0版代替使用128b / 130b編碼加擾。 128b / 130b編碼依賴於加擾來限制數據流中相同數字串的運行長度，並確保接收機保持同步到發射機。 它還通過防止發送的數據流中的重複數據模式來降低電磁干擾（EMI）。
pcie: PCIEPCIe 4.0
通過M.2連接器提供的計算機總線接口是PCI Express 3.0（最多四個通道），Serial ATA 3.0和USB 3.0（後兩者的單個邏輯端口）。 這取決於主機支持和設備類型的所需級別，由M.2主機或設備的製造商決定要支持哪些接口。 作爲參考，使用四路（×4）的PCI-X（133MHz 64位）設備和PCI Express 1.0設備具有大致相同的峯值單向傳輸速率爲1064MB / s。 在多個設備同時傳輸數據的情況下，或者與PCI Express外設的通信是雙向的情況下，PCI Express總線具有比PCI-X總線更好的性能。 PCI Express位於中間的某個地方，以設計爲目標，作爲系統互連（本地總線），而不是設備互連或路由網絡協議。
OCuLink（代表“光銅鏈路”）是“電纜版PCI Express”的擴展，作爲Thunderbolt接口版本3的競爭對手。 將於2015年秋季發佈的OCuLink版本1.0支持通過銅纜佈線的PCIe 3.0 x4通道（8 GT / s，3.9 GB / s）光纖版可能會在將來出現。 PCIe 2.0主板插槽與PCIe v1.x卡完全向後兼容。 PCIe 2.0卡也通常使用PCI Express 1.1的可用帶寬向下兼容PCIe 1.x主板。
當時還宣佈，PCI Express 3.0的最終規範將延遲到2010年第二季度。 PCI Express 3.0規範的新功能包括增強信令和數據完整性的一些優化，包括發射機和接收機均衡，PLL改進，時鐘數據恢復和當前支持的拓撲的通道增強。 PCI Express設備通過稱爲互連或鏈路的邏輯連接進行通信。 鏈路是兩個PCI Express端口之間的點對點通信通道，允許它們發送和接收普通PCI請求（配置，I / pcie2025 O或存儲器讀/寫）和中斷（INTx，MSI或MSI-X） 。 低速外設（例如802.11 Wi-Fi卡）使用單通道（×1）鏈路，而圖形適配器通常使用更寬更快的16通道鏈路。 基於高速序列構架產生了很多傳輸標準，包括HyperTransport、InfiniBand、RapidIO和StarFabric等等。
pcie: PCIE
在數字視頻中，常用的例子有DVI，HDMI和DisplayPort。 pcie2025 PCIe屬於高速串行點對點雙通道高帶寬傳輸，所連接的設備分配獨享通道帶寬，不共享總線帶寬，主要支持主動電源管理，錯誤報告，端對端的可靠性傳輸，熱插拔以及服務質量等功能。 另一個例子是使數據包更短以減少延遲（如果總線必須作爲存儲器接口運行，則需要這樣做）。 較小的數據包意味着數據包頭消耗的數據包的百分比較高，從而降低了有效帶寬。 爲此目的設計的總線協議的例子是RapidIO和HyperTransport。
對於專業市場，Nvidia開發了可用於高級圖形應用的Quadro Plex外部PCIe系列GPU。 這些視頻卡需要一個PCI Express×8或×16插槽，用於通過支持8個PCIe通道的VHDCI連接到Plex的主機側卡。 PCI Express在消費者，服務器和工業應用中運行，作爲主板級互連（連接主板外圍設備），無源背板互連以及作爲附加板的擴展卡接口。 實際上，鏈路上的未確認TLP的數量受到兩個因素的限制：發射機的重播緩衝區的大小（必須存儲所有發送的TLP的副本，直到遠程接收機確認它們），以及流量控制接收機發給發射機的信用。
一些卡使用兩個8針連接器，但這還沒有標準化，因此這種卡不能攜帶官方的PCI Express標誌。 該配置允許總共375 W（1×75 W + 2×150 W），並且可能會通過PCI-SIG與PCI Express 4.0標準進行標準化。 8針PCI Express連接器可能與EPS12V連接器混淆，EPS12V連接器主要用於爲SMP和多核系統供電。 由於後者的固有限制，包括半雙工操作，超量信號計數以及由於定時偏移引起的固有的較低帶寬，因此，傳統的並行總線選擇了綁定串行總線架構。 定時偏移來自在不同長度的導線，潛在不同的印刷電路板（PCB）層和可能不同的信號速度下行進的並行接口內的分離的電信號。 儘管作爲單個字同時傳輸，並行接口上的信號具有不同的行進持續時間，並在不同時間到達其目的地。
pcie: PCIEPCI Express 鏈路
此外，典型的華碩miniPCIe SSD長71毫米，導致戴爾51毫米的型號經常被錯誤地稱爲半長。 2009年宣佈推出一款真正的51 mm Mini PCIe SSD，具有兩個堆疊的PCB層，可以提供更高的存儲容量。 被宣佈的設計中保留了PCIe接口，使其與標準的mini PCIe插槽兼容。
pcie: PCIEPCIe 7.0
接收端在處理完畢快取中的TLP後，它會回送傳送端一個比初始值更大的可信號誌。 PCIe的規範主要是為了提升電腦內部所有匯流排的速度，因此頻寬有多種不同規格標準，其中PCIe ×16是特別為顯示卡所設計。 例如，到目前爲止，PCI SIG尚未就沒有重新定時器的PCIe pcie 4.0軌跡的最大長度達成一致。 PCI Express存儲設備可實現AHCI邏輯接口以實現向後兼容，還可實現NVM Express邏輯接口，通過利用此類設備提供的內部並行性提供更快的I / O操作。
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的高速資料傳輸，這使得兩塊相同晶片組顯示卡可同時工作於一臺電腦之上。 AMD公司也基於PCIe開發一種兩個GPU一同運作的技術，稱為CrossFire。 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）。 沒有應答的TLPs或者等待逾時的TLPs會被重新傳輸。
pcie: PCIE事務層
2022年6月22日，發佈和維護 PCIe 標準的聯盟 PCI-SIG 宣佈推出最新一代 PCIe 規範 PCIe 7.0 或 PCIe Gen 7 。 最新一代 PCIe 帶寬翻了一番，在一條通道 上單向實現 128GT / s 或 128Gbps 總吞吐量。 綜上所述，在 PCIe x16 插槽上，與獨立顯卡一樣，雙向總理論吞吐量爲 512GB / s。 同時，通常與 x4 PCIe 插槽配對的 NVMe SSD 可提供高達 64GB / s 的單向速度。
pcie: PCIE電源
ACK消息被髮送到遠程發射機，指示TLP被成功地接收（並且擴展了所有具有過去序列號的TLP）。 PCIe物理層（PHY，PCIEPHY，PCI Express PHY或PCIe PHY）規範分爲兩個子層，對應於電氣和邏輯規範。 邏輯子層有時被進一步劃分爲MAC子層和PCS，儘管該劃分不是PCIe規範的正式部分。 英特爾公佈的PCI Express（PIPE）PHY接口（58）定義了MAC / PCS功能分區以及這兩個子層之間的接口。
pcie: PCIE外部GPU
PCI Express標準定義了多個寬度的插槽和連接器：×1，×4，×8，×12，×16和×32。 這允許PCI Express總線服務於不需要高吞吐量的成本敏感型應用，以及諸如3D圖形，網絡（萬兆以太網或多端口千兆位以太網）和企業級存儲（SAS或光纖通道）等關鍵性能的應用。 像其他高數據速率串行互連繫統一樣，由於附加的傳輸魯棒性（CRC和確認），PCIe具有協議和處理開銷。 長時間連續的單向傳輸（例如高性能存儲控制器中的那些）可以接近PCIe的原始（通道）數據速率的95%。 這些轉移也可以從增加通道數量（×2，×4等）中獲得最大收益。