PCI Express（ピーシーアイエクスプレス）は、2002年にPCI-SIG（英語版）によって策定された、I/Oシリアルインタフェース、拡張バスの一種である。書籍、文書ではPCIeと表記されることも多い。この表記はPCI-SIG自身もウェブサイト上で使用している。PCI-Xはパラレルインタフェースの別規格である。
概要

PCIバス、およびPCI-Xバスの欠点を補うべくインテルが開発を進めていた3rd. Generation I/O、3GIO（スリージーアイオー）を基とする。

PCI Express 1.1は、1レーンあたり2.5 Gbpsでデータ転送に80パーセントが使用され、送信/受信を分離した全二重方式を採用し、計5 Gbpsの転送速度を持つ[1]。これは従来の32ビット/33 MHzのPCIバスに比して3倍から4倍に迫り、AGP 2xモードのそれに近い。高度な3D描画処理を行わないビデオカードならばx1モードでも充分な転送速度を確保できる。またレーンを複数束ね、高転送速度を可能とするx2、x4、x8、x16、x32も仕様化されている[1]。特にPCI Express x16は、バススロットに用いるコネクタの物理的長さが従来のAGPやPCIに近く、AGPに代わるビデオカードのインタフェースとして利用されている。転送速度は8 GB/s（2.5 Gbps時、送受信それぞれ4 GB/s）で、AGP 8xモード比でおよそ4倍弱となる。

PCI Express x1をベースとした新たなPCカード規格ExpressCardはノートパソコンなどに採用される。ノートパソコンなどで内蔵の無線LANボード用に多く採用されるmini PCI Express端子はPCI Express (x1) とUSB 2.0の信号配線がある。mSATA端子と端子形状は同一だが信号線の互換性はない。
リビジョンと転送速度
PCI Express 1.1 (Gen1)

2005年にPCI-SIGが発表した[2]。それ以前の2002年に1.0が策定されたものの、そのままでは通信ができないという致命的な不具合が存在しており、これを修正した1.0aが2003年に発表され、2005年にわずかな変更を加えたものとして策定された[2]。

伝送路1レーンあたりの物理レイヤの帯域は片方向2.5 Gbpsで双方向で5.0 Gbpsだが、実効データ8ビットの送信に物理レイヤ上で2ビットの同期制御ビットを加える8b/10bエンコード方式を用いており、実効データ転送速度は片方向250 MB/sで双方向500 MB/sになる[1]。伝送路のレーンを束ねることでポートのデータ転送速度向上が可能である[1]。束ねるレーン数によってそれぞれx1、x2、x4、x8、x12、x16、x32と表す[1]。レーンを16束ねたPCI-E 1.1 x16の通信ポートの実効データ転送速度は、片方向4 GB/s、双方向では8 GB/sになる。
PCI Express 2.0 (Gen2)

2007年1月15日にPCI-SIGが発表した[3]。

速度をPCI Express 1.1の2倍に引き上げ、1レーンあたりの物理帯域は片方向5.0 Gbpsで実効データ転送速度は片方向500 MB/sで双方向1 GB/sである[3]。

Intelのコンシューマ向けプラットフォームでは2007年発売のX38チップセット[4]と翌2008年の4シリーズチップセット[5]にて、AMDにおいては2008年発売の700シリーズチップセット[6]にて対応。
PCI Express 3.0 (Gen3)

2010年11月18日にPCI-SIGが制定した[7]。

当初は1レーンあたりの物理帯域10 Gbpsを目標としたが技術的困難から8 Gbpsに改め、エンコード方式を128b/130bに変更して転送効率を向上させた[2][8]。PCI Express 3.0は従来の1.1や2.0の機器とも接続互換性を有する[7]。実効データ転送速度は当初目標のPCI Express 2.0比約2倍となり、1レーンあたりの実効データ転送速度は片方向0.9846 GB/sで双方向1.969 GB/sとなった。PCI Express 3.0のポートは規格上最大32レーンまで束ねられ、1ポートの最大の実効データ転送レートは片方向31.51 GB/s、双方向63.02 GB/sである。PCI Express 3.0以降は#物理レイヤの帯域をギガビット毎秒 (Gbps) でなくギガトランスファ毎秒 (GT/s) で表記することが多くなった。

Intelは2012年発売のIvy Bridge世代のCPUで正式対応[9]。ただし主にビデオカード向けの拡張スロットで利用されるCPUが提供するレーン (x16)に限られ、他の拡張スロットやオンボードデバイスに用いられるチップセットが提供するレーンが対応したのは2015年発売のSkylakeに対応した100シリーズからとなる。AMDは2014年のKaveri世代で対応[10]。ただしこれはAPUであり、より高性能なCPUでは2017年のRyzenにて対応[11]。
PCI Express 4.0 (Gen4)

2017年10月に策定、公開[12]。策定に時間がかかり、Gen3の策定から7年かかっている。

1レーンあたりの物理帯域をPCI Express 3.0 (Gen3) の2倍に引き上げて片方向16 GT/sとする[12]。

単純に高速化しただけではバスを活かしきれない可能性があったため、パケットヘッダのタグが256個から768個へ拡張され、それらを効率的に扱うためのクレジットのスケーリング機能 (クレジットを1倍/4倍/16倍として扱う機能) が追加された。

AMDは2019年発売のZen 2世代のCPUで対応[13]。同時発表されたハイエンド向けのX570チップセットもそれまでの2.0から3.0をスキップして4.0に対応している。Intelは2020年発売のComet Lake世代までは対応していないものの、同時に発売されたLGA1200ソケットのマザーボードの一部が独自に対応しており[14][15]、後継のRocket Lakeで正式対応となった[16]ほか、チップセットでも翌2021年の600シリーズから対応している[17]。