如果拿PCI與PCI-E作比較，以Intel PCI總線技術為例，兩者最大的差異就是PCI采用的是平行、多點下傳（multi-drop）的連結架構，PCI Express則是采用序列、點對點的連結架構。而用平行信號來傳送信號，很容易產生串音（crosstalk）的現象。而且，所有的信號線必須完全等長，不然無法進行同步傳輸，將數據位同步傳到另一端，不等長的信號將會會產生所謂信號扭曲（signal skew）的問題。這些問題讓PCI的時脈難以得到提升，電壓也很難下降，從而造成速度提升上的發展限制。
相較之下，PCI Express則跨越了PCI和PCI-X的限制。在PCI Express中采用序列方法，可以避免掉前述的信號不同步問題；此外，PCI Express還可以通過LVDS技術來降低串音問題，這樣，PCI Express就可以達到雙向各2.5Gbps的速率，即使減去額外數據（overhead），實際可傳數據的頻寬也可以達到500MBps。
另外采用PCI Express也能大幅節省電路板的空間設計。據估計，比起PCI總線，使用PCI Express的PC主機板能省下大約一半的空間，這是因為不論是32位或64位帶寬的PCI總線，都需要安排許多的線徑；此外，由于主機板上的并行總線線徑不能直接從一個點到另一個點，同時為了降低訊號不同步的問題，在電路的安排上就需要占用額外的空間，而這些情況在PCI Express都不會發生。
一般來說PCI Express架構可分為組態/操作系統層、軟件層、交易層、鏈接層、實體層和機械層。其中組態/操作系統層主要是透過外設間的數據傳送或接收來與軟件層進行溝通；軟件層則是在于對外圍設備產生讀寫詢問；交易層則是通過TLP封包來傳送負載數據；鏈接層主要是對數據傳輸過程的管理；實體層主要是提供傳輸的物理通道；機械層則在于定義外圍設備的不同造型規格。以上是PCI Express架構的一般架構規格，
在Intel PCI Express的架構中，還存在著非透明橋接（Non-transparent Bridging）延伸規格。
非透明橋接通常用于嵌入式智能 I/O 板卡。它連接兩個獨立的處理器域，次側的資源和地址對主側的主系統是不可見的。允許次側的本地處理器獨立地配置和控制其子系統。主側和次側的時鐘完全獨立。主側和次側的地址完全獨立,在主側和次側之間可以進行地址翻譯。增加了隔離主、從總線段之間地址域的功能。
談到非透明橋接就要提到透明橋接，透明橋接通常用在總線擴展中。橋的次側的所有設備對主側的主系統是透明的。次側的所有設備只能由主側的主系統對其進行配置和控制。兩側的時鐘必須同步,允許有固定的相位差。主側和次側的地址完全透明,在主側和次側之間的地址傳遞是直接傳遞的模式,沒有地址翻譯。通過透明橋隔離 PCI 總線段，可以提供擴展負載數量和匹配不同工作頻率、總線寬度或電壓的能力。
隨著Intel多處理器技術的發展，非透明橋接技術也隨之不斷改進。
基于 PCI 的單處理器系統依靠主處理器來枚舉和配置系統，并處理中斷和錯誤情況。主處理器有效地擁有整個系統。 而如果系統中有兩個或多個處理器而且沒有特別地隔離它們，那么每個處理器都將嘗試提供主處理器功能，并相互爭奪系統的控制權。因此在多處理器系統中，除了一個處理器外，非透明橋將把所有處理器置于其自己的地址域中。而位于透明橋背后的那個處理器將被保留為結構管理器，用于枚舉和配置系統，并處理嚴重的錯誤情況。位于非透明橋背后的智能子系統將枚舉到橋，而且不會直接感覺到其背后有一個更大的系統。
在透明橋接中，使用一個類型1的證書簽名請求(CSR)題頭，而在非透明橋接中，證書簽名請求(CSR)的題頭是類型0的，而且在橋的兩側分別獨立存在。
另外非透明橋接中還包括Scratchpad寄存器和門鈴寄存器，其中，Scratchpad 寄存器是可供橋的兩側都可讀寫的，并提供處理器之間的通信。一般非透明橋接中存在8個這樣的寄存器，它們都能被橋的兩側操作。門鈴寄存器則是用來送從非透明的橋一側到另一側的中斷請求，來彌補讀寫Scratchpad寄存器不能提出中斷的不足。門鈴機制由下列各項寄存器組合所組成:
* 主要的IRQ狀態寄存器
* 主要的IRQ請求寄存器
* 主要的IRQ設置屏蔽寄存器
* 主要的IRQ清除屏蔽寄存器
* 次級的IRQ狀態寄存器
* 次級的IRQ請求寄存器
* 次級的IRQ設置屏蔽寄存器
* 次級的IRQ清除屏蔽寄存器
Intel非透明橋接的PCI-E交換為需要實現高速PCI管理層的多處理器系統設計師提供了非常誘人的選擇。這些設計師仍然希望最大限度地降低成本，并且保留其現有PCI軟件的基礎架構。該技術與透明PCI到PCI橋接不同，它增加了總線區段之間的地址域隔離。反過來，它可使多處理器配置中的一個處理器依次作為主機或結構管理器，從而消除系統控制的沖突。這一方法為減少分布式處理器的數量和操作系統的限制要求，并使擁塞管理需求最小化的應用提供了一個低成本的解決方案。目前，這種非透明橋接技術已經在寶通所代理的Intel產品中得到應用。
