我們需要更高速度的總線技術
為了滿足我們日益增長的計算需求，處理器的主頻越來越高、顯卡的速度越來越快、存儲系統和網絡的性能也越來好……已經在PC系統中服役了十多年的PCI總線面對現在的巨大的數據吞吐量，早已經顯得力不從心、不堪重負。
在1997年，AGP總線的出現解放了圖形芯片，此后它們以幾乎超越CPU的速度發展著。南北橋芯片之間也陸續的采用了專用的互連總線，比如Intel HubLink架構、VIA VLink和SiS MuTIOL-link。服務器和工作站也陸續的在90年代末期開始采用66MHz/64-bit PCI總線，后來升級為PCI-X總線技術。可以看到，我們正在使用的系統中充滿了為了突破PCI總線技術而引入的各種不同的互連技術。顯然，要構架更高性能、更高效的PC系統，業界需要統一的、高速PCI總線替代技術。
PCI Express發展歷程
在2001年春季IDF期間，Intel公司宣布將會開發第三代輸入輸出技術（3GIO）來取代現有的PCI總線技術。同年8月份，PCI-SIG（PCI特殊興趣小組）批準了代號為Arapahoe的3GIO標準。次年4月份，PCI-SIG和Arapahoe工作小組完成了3GIO草案，并且正式命名為PCI Exresss。
7月23日，PCI-SIG正式發布了PCI Express 1.0版規范。這其中Intel、ATI、AMD、IBM、HP、Microsoft、TI等核心成員的功不可莫。
PCI Express技術概要
現在我們還在使用的PCI總線屬于共享并行結構，PCI Express則采用了點到點的連接技術，也就是說每個設備都有自己專用的連接，不需要向共享總線請求帶寬。更加直白的說，PCI Express的目標就是要實現芯片之間的I/O連接、擴展板卡（比如顯卡、聲卡）的連接，甚至還能提供USB 接口、IEEE 1394接口的連接支持。我們把PCI Express主要技術特性羅列如下：
設備間點對點的串行連接
單針高帶寬
彈性總線帶寬
低功耗和電源管理功能
支持熱插拔、熱交換
支持同步數據傳輸
通過中央I/O橋芯片進行主橋傳送或者通過交換器進行對等傳送
分包和分層協議機制
支持多虛擬通道每物理通道
端到端和連接層的數據集成
PCI層的錯誤處理和高級錯誤報告
采用小尺寸接口，節省空間
軟件層兼容PCI
PCI和PCI Express系統對比圖
通過“PCI和PCI Express系統對比圖”我們可以了解到，PCI Express系統由Root Complex（根聯合體）為中心樞紐，各種端點設備（直接或者通過交換器）組合而成。其中紫色的部分所表示的是可以支持PCI設備的PCI橋接設備，通過它可以實現對于老的PCI設備的支持。在進行對等通信的時候，一個端點和直接經過Root Complex同另外一個端點通訊，也可以通過Switch（交換器）同另外一個端點通訊。
PCI Express物理串行連接
最基本的PCI Express連接利用4根連線和低電壓差分信號技術實現連接，兩根一組分別負責接收和發送。利用PCI Express可以讓采用4層PCB板和標準接頭設計的設備的連接距離達到20厘米以上。另外，PCI Express還采用了內嵌時鐘（8b/10b）編碼技術，從而使得其信號串擾、電磁干擾和電容性問題都明顯的降低。
PCI Express串行連接配置
x2設備同x1設備通訊
多通道處理
一個PCI Express連接可以由x1、x2、x4、x8、x12、x16、x32組成，每個通道帶寬為2.5Gb/s（今年會提升到5Gb/s），理論上最高連接帶寬可以達到8-10GB/s。需要指出的是，這樣的結構并不等同于并行連接，因為每個通道依然是獨立的串行連接。當數據經過一個多通道的PCI Express連接的時候，它會被分流到每一個通道，然后在接收端重組，通過這樣的方式來實現帶寬配置靈活的連接。
PCI Express分包分層協議
PCI Express包括處理層、數據連接層和物理層這三個協議層，處理層負責拆分和組裝數據包、發送讀寫請求和處理連接設置和控制信號。有了它，數據才得以順利的實現端到端的通信。數據連接層則用于保證數據完整的從一端傳輸到另外一端，通過命令應答校驗協議技術檢驗錯誤并且進行修正。
PCI包處理
PCI Express數據包含4中基本的處理類型：內存、I/O、配置和消息處理。設備之間的數據傳送通過請求包和結束包來進行控制，并且采用了特有的流控制機制來保證接收端設備有足夠的緩沖資源接收來自發送端的數據。
展望PCI Express
Intel計劃讓PCI Express成為未來10年PC系統中的標準化I/O連接，我們預計在未來的3年中，這種新的連接規范會逐步的淘汰現有的PCI總線系統，它的種種優良的特性和眾多廠商的支持，使得我們對于這個趨勢滿懷信心。
業內普遍認為PCI Express最先取代的很可能是AGP總線，x16的PCI Express連接就可以提供單向5GB/s的帶寬，這將會再次解放GPU處理器的發展。想必大家可以了解，為什么眾多計算機設備廠商中對于PCI Express技術最熱衷的莫過于顯示芯片廠商了（甚于芯片組廠商）。而主流的顯示芯片廠商無非是老牌廠商ATI和nVidia，其中ATI在Intel開發3GIO規范之初就成為了intel的緊密的合作伙伴，并且共同開發制訂了PCI Express 1.0版規范，nVidia于這個規范正式發布的2月后（2002年9月9日）才成為了PCI Express英特爾開發者網絡（Intel Developer Network）的原始成員。同PCI Express核心成員Intel的關系的密切程度和對于新技術的跟進的時間早晚使得不同的廠商對于這項新的技術有了不同層面的理解，因此也導致了不同的實現方式。ATI未來的顯示芯片將采用原生方式支持PCI Exress，而nVidia則采用了橋接技術來實現此功能。
總的來說，PCI Express不僅在基本性能上有了顯著的提升，還能對于現有的PCI設備提供軟件層的兼容，提供了平滑升級的可能。在推廣初期，由于成本、不同的廠商的態度和支持程度會影響這項技術的發展速度，但是一旦達到了相當規模，計算機內部總線出現替代效應，最直接將影響芯片組業者在對下端I/O總線的設計，并將延伸至顯卡與芯片組之間的總線之取代性，而后更有可能影響目前各芯片組廠商在南北橋的互連總線。最后，PCI Express將會如同PCI取代ISA一樣的取代PCI以及其它的一些連接方式。（ATI提供 2004－03－18）