pcie 全称是 peripheral component interconnect express，也就是高速外设互联总线接口，它的核心作用就是给主板提供一条高速串行数据通道，用来连接显卡固态硬盘网卡声卡采集卡等各类扩展硬件，让这些硬件和主板 CPU 内存之间可以高速稳定地传输数据，相比老一代的 pci 并行总线，pcie 改成串行点对点传输，每一个设备独占通道，不会出现多个外设抢带宽的情况，这也是它能成为现在电脑主板标准扩展接口的根本原因。早期并行 pci 总线所有设备共享同一条总线，设备一多就会互相抢占带宽，传输延迟升高，pcie 设计的时候就改成点对点连接，每个设备单独和主板芯片组或者 CPU 直连，通道可以拆分合并，还支持不同代际升级，从 pcie1.0 一直迭代到现在的 pcie5.0pcie6.0，每一代带宽基本翻倍，同时保持向下兼容，老设备插到新插槽依然可以正常工作，只是会按照老版本速率运行。日常使用的时候，你只需要确认主板上 pcie 插槽的规格，把对应扩展卡对准插槽，按下卡扣固定，安装好对应的驱动，硬件就可以通过这条总线和主机通信，像独立显卡必须占用 pcie x16 通道才能跑满性能，m.2 固态硬盘本质也是走 pcie 通道，只是外形换成了 m.2 形态，不是传统长插槽。简单总结，pcie 接口就是主板的扩展通道，负责外接各类高性能扩展硬件，解决 CPU 内存和外设之间高速数据交换的需求，是台式机工作站服务器主板最核心的扩展标准。
基础原理介绍
pcie 采用串行差分信号传输，和传统并行总线最大区别就是不需要多根数据线同时并行发送，依靠差分对信号抗干扰能力强，适合长距离高速传输。它使用通道也就是 lane 作为最小单位，单条 lane 就是一对发送一对接收差分信号线，常见规格有 x1 x4 x8 x16，数字代表 lane 数量，lane 越多总带宽越高。
| 接口规格 | lane 数量 | 典型用途 |
|---|---|---|
| pcie x1 | 1 条通道 | 独立网卡声卡采集卡扩展 usb 卡 |
| pcie x4 | 4 条通道 | 高速固态硬盘阵列卡万兆网卡 |
| pcie x8 | 8 条通道 | 多口万兆网卡专业采集卡 |
| pcie x16 | 16 条通道 | 独立显卡高性能扩展卡 |
代际带宽对比
每一代 pcie 的单 lane 速率都会提升，注意 x 后面的 lane 数量不变的前提下，代际越高总带宽越大。
| 版本 | 单 lane 原始速率 | 单 lane 双向带宽 |
|---|---|---|
| pcie1.0 | 2.5GT/s | 250MB/s |
| pcie2.0 | 5GT/s | 500MB/s |
| pcie3.0 | 8GT/s | 985MB/s |
| pcie4.0 | 16GT/s | 1969MB/s |
| pcie5.0 | 32GT/s | 3938MB/s |
关键特性说明
第一是向下兼容，pcie5.0 主板的 x16 插槽，可以插 pcie3.0 显卡，显卡会自动降速运行在 pcie3.0 模式，不会损坏硬件，只是性能达不到新代际上限。
第二是通道来源区分，一部分 pcie 通道由 CPU 直接提供，另一部分由主板芯片组提供，CPU 直连通道延迟更低，一般显卡优先使用 CPU 直连的 pcie x16 通道，芯片组扩展出来的通道通常用来接 m.2 硬盘网卡等设备。
第三是通道拆分，部分高端主板支持 pcie 通道拆分，原本一条 x16 可以拆成 x8 加 x8，用来同时插两张显卡或者拆分给多块高速硬盘，普通家用主板一般不支持这个功能。
第四是电气兼容和物理插槽，长插槽可以短插卡，也就是 x16 插槽可以插入 x1 短卡，短插槽不能插长卡，除非改造插槽尾部开口。
常见使用场景
1 独立显卡，这是大家最熟悉的场景，独立显卡依靠 pcie x16 接口和 CPU 交换渲染数据，现在新显卡对 pcie 版本比较敏感，pcie3.0 和 pcie4.0 在高端显卡上会出现可感知的性能差距。
2 nvme 固态硬盘，m.2 nvme 盘就是走 pcie 通道，m.2 插槽本质是 pcie 接口的另一种封装形态，分为 pcie3.0 4.0 5.0 版本固态。
3 网络扩展，千兆万兆 25g 网卡，通过 pcie x1 或者 x4 接口，突破主板板载网卡性能上限。
4 专业外设，视频采集卡声卡阵列卡 raid 卡工业采集卡，音频专业设备，都依靠 pcie 接口获得低延迟高带宽。
5 服务器工作站，大量 pcie 插槽用来扩展存储控制器高速网卡加速卡计算卡。
【常见问题】
问题 1 pcie 接口能不能用来接普通 sata 硬盘
回答 1 pcie 接口本身是独立总线，原生不能直接接 sata 硬盘，但是可以买 pcie 转 sata 扩展卡，把 pcie 接口转换成多个 sata 口，实现额外增加硬盘接口的效果。
问题 2 pcie 接口不同版本混插会不会烧坏硬件
回答 2 pcie 接口支持向下兼容，不同版本 pcie 设备混插不会烧坏硬件，设备会自动协商到两者都支持的最低版本速率工作，只是带宽会下降。
问题 3 pcie x16 插槽如果只运行在 x4 模式会有什么影响
回答 3 如果是显卡插在 pcie x16 插槽但是通道被分成 x4，带宽大幅降低，高端显卡会出现帧率下降延迟升高，低端显卡影响会比较小。
问题 4 m.2 接口是不是就是 pcie 接口
回答 4 m.2 只是外形封装，m.2 插槽可以支持 sata 协议也可以支持 pcie 协议，只有 nvme 协议的 m.2 固态才是走 pcie 接口通道，sata 协议 m.2 盘不走 pcie 总线。
问题 5 pcie 接口和 usb 接口有什么本质区别
回答 5 pcie 接口是主机内部点对点高速扩展总线，主要给板内扩展卡使用，延迟低带宽高，usb 是通用外部接口，协议分层更多，延迟更高，定位是外接外设，两者设计目标不一样。
【免责申明】
本文内容仅为 pcie 接口相关技术科普讲解，硬件代际参数通道拆分主板支持情况会随不同厂商主板设计发生变化，实际选购安装请以主板官方说明书和硬件规格书为准，本文不构成硬件采购改装的强制指导，自行改装插拔硬件产生的设备损坏风险由使用者自行承担。