PCI Express (PCIe) is de standaardinterface op PC’s, notebooks en servers voor het aansluiten van grafische of andere uitbreidingskaarten en veel on-board componenten op het moederbord. De seriële punt-tot-punt-verbinding heeft zowel AGP als PCI en PCI-X vervangen als de universele interface.
PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express) heeft de voorheen gebruikelijke PCI (Peripheral Component Interconnect) en AGP (Accelerated Graphics Port) interfaces op de moederborden van PC’s en notebooks sinds 2004 volledig vervangen, evenals de 64-bit brede PCI-X bus op servers, en is daarmee de standaard interface geworden voor het aansluiten van grafische kaarten of chips, alsmede andere uitbreidingscomponenten zoals drive-, audio- of netwerkcontrollers. In tegenstelling tot PCI is PCI Express geen parallelle bus, maar een seriële, volledig duplex point-to-point verbinding. PCI Express (PCIe) is noch elektrisch, noch mechanisch compatibel met de PCI-bus of de AGP-interface voor grafische kaarten. Op softwareniveau is er beperkte achterwaartse compatibiliteit tussen PCIe en PCI.
PCI Express gebruikt lanes van elk vier sporen of kabels voor datatransmissie, waarvan er twee worden gebruikt als differentieel paar voor het verzenden en twee voor het ontvangen van gegevens. Om de datasnelheid te verhogen, worden afzonderlijke lanes gecombineerd, bijvoorbeeld tot 16 lanes voor de aansluiting van een grafische kaart. Een PCIe lane kan door verscheidene eindapparaten worden gebruikt door middel van een PCIe switch.
PCI Express-normen
De PCI Express 1.0-norm, in 2003 gedefinieerd door de PCI-SIG (Peripheral Component Interconnect Special Interest Group) met een datasnelheid van ongeveer 250 MB/s per lane, werd in 2007 vervangen door PCI Express 2.0 met 500 MB/s. In 2010 volgde PCI Express 3.0. PCI Express 3.0 (Gen3) volgde in 2010 met ongeveer 985 MB/s. De overdrachtsnelheid, uitgedrukt in gigatransfers per seconde, steeg van 2,5 GT/s tot 8,0 GT/s. In 2017 werd de norm voor PCI Express 4.0 vastgesteld op 16 GT/s. De eerste processor met PCIe 4.0-ondersteuning is IBM’s Power9, die eind 2017 werd geïntroduceerd.
Het aantal beschikbare lanes in een computer is afhankelijk van de gebruikte chipset of processor. Met de Intel Core-processoren van de Sandy Bridge-generatie die in 2011 werden geïntroduceerd, begon de integratie van een PCI Express 2.0-controller met 16 lanes direct op de processordobbel. Het werd aanvankelijk gebruikt voor communicatie met de grafische kaart. Een andere PCIe controller voor het aansluiten van de SATA controller en andere componenten werd ondergebracht in de chipset. De recordhouder in termen van PCI Express lanes is vandaag de AMD Epyc met 128 PCIe Gen3 lanes. Intel’s Xeon Scalable heeft momenteel een maximum van 48 PCIe Gen3 lanes. In PC’s en vooral notebooks worden processoren met een lager aantal PCIe lanes gebruikt om zowel het chipoppervlak als het aantal verbindingspennen kleiner te houden.
Naast PCIe-slots voor kaarten met één, twee, vier, acht of 16 lanes zijn er nog andere kaartformaten, zoals de PCI Express Mini Card, M.2-kaarten in verschillende lengtes met twee of vier lanes of de ExpressCard voor notebooks.
PCI Express wordt ook gebruikt voor gegevensoverdracht in SSD’s met NVMe-interface. De mechanische interfaces hier zijn M.2, U.2 voor 2,5-inch SSD’s of PCIe voor SSD’s op uitbreidingskaarten. Er zijn ook verschillende varianten van externe PCIe-kabels, bijvoorbeeld voor externe grafische kaarten of voor het aansluiten van insteekeenheden met NVMe SSD’s in opslagsystemen.