Le PC moderne est souvent présenté comme un jeu de Lego. Pour que tant de composants conçus séparément fonctionnent ensemble, il a fallu définir une norme précisant l'emboîtement physique des éléments, les signaux électriques échangés et la structure du dialogue entre périphériques. Depuis dix ans, cette norme est l'interface PCI (Peripheral Component Interconnect). Tous les périphériques reliés au bus PCI (voir le glossaire ci-dessous) doivent se partager une bande passante de 133 Mo/s (pour le PCI à 32 bits). Avec l'augmentation des débits des périphériques (un périphérique S-ATA, par exemple, consomme à lui seul un débit théorique de 150 Mo/s), le bus PCI est devenu de fait un véritable goulet d'étranglement.

Pour dépasser ce goulet, le choix a été retenu de garder la norme (afin de garantir la pérennité des pilotes de périphériques existants), mais de jeter le bus. Ainsi, plutôt que d'avoir un unique bus PCI reliant tous les circuits, les périphériques sont connectés à un commutateur, sorte de central téléphonique qui se charge de mettre les composants en communication.

Cette topologie PCI Express résout les problèmes de performances, avec une marge de progression qui reste importante. Autant d'atouts qui bénéficieront aux serveurs et, simultanément, à la miniaturisation des PC, à la baisse de consommation électrique, à l'insertion de périphériques à chaud, etc.

Le PCI était l'un des derniers bus à utiliser une architecture parallèle. Avec PCI Express, ce sont des liaisons série rapides qui relient les périphériques deux à deux. Chaque lien série élémentaire fonctionne à 2,5 Gbit/s (les performances augmenteront sur les futures générations), ne consomme que 0,8 V (à comparer aux 3,3 V du PCI classique) et, surtout, ne nécessite que quatre fils, deux pour chaque sens de communication (au lieu de la centaine utilisée par le bus PCI classique). Les pistes occupent moins de place sur les cartes mères et les connecteurs sont plus petits. Le gain est très appréciable pour les portables.

Unique inconvénient de l'approche PCI Express : il faut deux circuits contrôleurs par lien (un à chaque extrémité). Néanmoins, ceux-ci étant fabriqués en grande série, l'économie sur les pistes devrait dépasser le surcoût induit.

Chaque lien PCI Express permet de transférer des données à 250 Mo/s dans le mode de fonctionnement usuel. Mais rien n'empêche d'en faire fonctionner plusieurs en parallèle pour un même périphérique afin d'augmenter le débit. Les constructeurs de cartes mères ont prévu d'en associer seize pour la nouvelle génération de cartes graphiques... On parle alors de PCI Express 16x, la norme PCI Express actuelle allant jusqu'à 32x. En 16x, le débit atteint 4 Go/s, soit le double de l'AGP 8x (2,1 Go/s).