PCIe總線與PCI最大的區別在工作原理上，PCIe是采用點到點的串行方式進行傳輸的，被稱為“串行PCI”，由於采用了串行方式傳輸使得其工作頻率可以達到2.5Ghz，大大增加了傳輸速率，同時采用全雙工的通信方式，使得其傳輸速度提高了壹倍，每壹個PCIe總線設備與外部通信時有四根數據總線，分別有兩個RX和TX，兩根用於發送，兩根由於接收。
當前的Intel平臺CPU每顆最大支持40個通道（Lane），但是對於現在比較主流的GPU服務器需要插入多張高興能顯卡，每顆CPU提供x40個通道就顯得不夠用了。另外，傳統存儲控制器之間需要做各種數據交換和同步，壹般也是用PCI-E，這又增加了對通道數量的消耗。 對於壹般的高端服務器，普遍都是雙路、四路配置，雙路下提供x80通道，理論上可連接10個x8的PCI-E設備，去掉壹些用於管理、內部嵌入式PCI-E設備的通道占用之後，連接8個設備不在話下，可以覆蓋幾乎所有應用場景。
與大多數總線壹樣，PCIe總線也包括 電氣屬性 和 協議組成 兩部分。PCIe 規範對於設備的設計采用分層的結構，有事務層、數據鏈路層和物理層組成，各層有都分為發送和接收兩功能塊。在發送端，應用程序（設備核A）在事務層形成事務層包（TLP——Transaction Layer Package），儲存在發送緩沖器裏，等待推向下層。在數據鏈路層，在TLP 包上再串接壹些附加信息，這些信息是對方接收TLP 包時進行錯誤檢查要用到的，形成數據鏈路層包（DLLP——Data Link Layer Package）；在物理層，對DLLP 包進行編碼，占用鏈路中的可用通道，從發送器發送出去。在接收端，實際上是發送端的“逆”過程。如果說發送端是在不斷組包，那麽接收端就是不斷的拆包，最後提取出有用的數據信息供B設備的應用程序使用。
PCIE體系架構壹般包含根組件RC（rootcomplex），交換器switch，終端設備EP（endpoint）等類型的PCIE設備組成。RC在總線架構中只有壹個，用於處理器和內存子系統與I/O設備之間的連接，而switch的功能通常是以軟件形式提供的，它包括兩個或更多的邏輯PCI到PCI的連接橋（PCI-PCI Bridge），以保持與現有PCI兼容，具體功能類似現在的網絡交換機。
提供擴展或聚合能力，並允許更多的設備連接到壹個PCle端口。它們充當包路由器，根據地址或其他路由信息識別給定包需要走哪條路徑。是壹種PCIe轉PCIe的橋。