通用介面匯流排(GPIB)自1960年問世以來，自動化測試系統就依賴個人電腦集中控制儀控硬體，並自動進行測試程序。個人電腦有多樣規格，如桌上型電腦、工作站電腦與工業級/嵌入式系統等，均可滿足上述需求。當然，其他介面匯流排，如通用序列匯流排(USB)、PCI、PCI Express(PCIe)、乙太網路(Ethernet)等，均可讓自動化測試系統銜接儀控硬體。
就因為個人電腦在自動化測試系統中扮演重要角色，所以測試與量測產業必須隨個人著電腦演進而開發新技術，以在降低測試成本的同時，又能提升功能與效能，因此自動化測試系統亦須採用個人電腦內建的傳輸介面技術。
在最近10年中，個人電腦朝著多個方向迅速演變。如同摩爾定律(Moore's Law)所預測的，中央處理器(CPU)效能在10年內提升了七十五倍，除了處理效能大幅演進之外，序列通訊介面與平行通訊介面也隨之蓬勃發展。
PCIe已成系統內部唯一傳輸介面
PCI Express已取代PCI、AT、工業標準架構(ISA)介面成為系統內部預設匯流排，讓中央處理器可銜接周邊系統裝置。PCI-SIG(PCI Special Interest Group)為PCI規格的管理機構，在2004年發表PCI Express規格之後，更於2011年11月宣布全球市場已售出二百四十億個PCI Express通道，確立PCI Express的普及度。
同樣的，對外部介面來說，如USB與乙太網路的序列匯流排，亦早已取代小型計算機系統介面(Small Computer System Interface, SCSI)與其他平行通訊匯流排。In-Stat發布的市場研究報告預測，USB規格的裝置已於2012年出貨超過四十億組，且該介面的發展態勢亦如同無線區域網路(Wi-Fi)與藍牙的無線通訊標準，成為快速成長中的電腦外部介面。
PCI Express匯流排可用於不同的系統建置，例如自動化測試系統的介面(圖1)。PCI Express具備高資料頻寬與低延遲(Low Latency)的優點，且已經成為所有電腦上的必備元件。PCI Express可於系統中銜接本端裝置，亦可銜接外部周邊裝置，已模糊系統匯流排與介面匯流排的界線，且可能最後完全消除此分別。
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| 圖1 PCI Express以低延遲、高傳輸率特性銜接外部介面。 |
PCIe打造自動化測試平台
雖然PCI Express為序列匯流排，本身優點卻超越如PCI與虛擬管理介面(Virtual Management Interface, VME)的平行匯流排。在提升資料頻寬時，往往難以避免如時序歪曲、耗電量、電磁干擾，以及平行匯流排間的串音等技術難題。
PCI Express從2004年問世以來，仍持續提升其資料傳輸功能。在2007年發表的PCI Express 2.0已加倍PCI Express 1.0資料傳輸率；而在2010年PCI Express 3.0又再次翻倍PCI Express 2.0的資料傳輸率，單一方向可達16GB/s資料傳輸速率。
雖然PCI Express標準不斷提升，卻仍保有其相容性。PCI Express與PCI均使用相同的軟體堆疊，並可完全向下相容。若自動化測試與量測平台均將PCI Express做為內部系統匯流排，如PXI，則僅需低成本即可利用所有優點而達到更多功能，這種平台基於其領先的技術，將成為所有自動化測試系統的核心。
低延遲/高頻寬特性助威 PCIe縮短測試時間
自動化測試所常見的外部介面，如GPIB與乙太網路，往往是高延遲卻又低頻寬，造成測試時間的瓶頸。由於上述介面限制資料傳輸率，並提高各次作業的時間，因此必會影響測試系統的整體效率。由於中央處理器本身並不會銜接外部介面，因此電腦內部會進行某些形式的轉換，將外部介面轉譯為內部系統匯流排，即目前所提的PCI Express。
PCI Express可透過外部介面達到更高效能，並可直接由電腦中的中央處理器所處理，因此可解決其他外部介面匯流排的瓶頸，並大幅縮短測試時間。將PCI Express做為外部介面匯流排早已非新的概念。之前提到的PCI-SIG即支援可外部建構PCI Express，即大家所熟知的接線式PCI Express。
此建構規格在2007年發表以來，就不需額外處理作業，即可延伸系統匯流排而外接裝置。接線式PCI Express已用於如PXI的模組化儀控平台，提供靈活且低價位的控制選項。接線式PCI Express規格一般均支援銅質連接線，所以電腦與裝置之間的實際距離不能超過7公尺，但若搭配光收發器，將可透過光纖纜線而延伸超過200公尺的距離，並提供電子隔離功能。
接線式PCI Express技術更適合自動化測試環境，但與一般PCI Express技術相反，接線式PCI Express相對受限於特定產業。
PCIe通吃系統內/外部連接
英特爾(Intel)以研發代號Light Peak所新開發的Thunderbolt技術，就是將PCI Express做為外部介面，且未來可能迅速普及。Thunderbolt即針對PCI Express與DisplayPort視訊協定，將之整合為序列介面匯流排，可搭配銅質或光纖連接線。
由於電腦本身即具備Thunderbolt埠，因此可普遍成為低成本、高效能的解決方案。以PCI Express為架構的外接電腦介面，搭配其他如USB的低成本介面，勢必將成為自動化測試系統的預設介面。例如大量生產測試或複雜自動化檢驗的應用，往往需要極高的資料傳輸率，並以低延遲降低測試成本，因此將需要PCI Express架構的介面。事實上，若工程師並未特別著重這些需求，往往將沿用其他介面。
NTB可連接不同PCI域
PCI Express亦可直接讓電腦銜接裝置。但須特別說明的是，若智慧型系統具備各自獨立的PCI Express域，就無法作為銜接介面，不過，透過PCI Express的非透明橋接(Non-Transparent Bridge, NTB)將可解決此難題。NTB可區兩組PCI域，同時可將某一PCI域中的特定PCI交易，轉譯為另一PCI域中相對應的交易，如此讓PCI Express可做為智慧型系統之間的通訊介面。NTB若搭配接線式PCI Express或Thunderbolt，將可用於系統組態中，以銜接多組智慧型子系統，亦可銜接實際獨立的系統。PXI MultiComputing(PXImc)規格，是由PCI系統聯盟(PXI Systems Alliance, PXISA)於2009年11月發表，即設定NTB的使用標準，其架構可建立複雜且高效能測試系統。
依照電腦產業如輸入輸出(I/O)合併、序列通訊介面、無線通訊普及性等的現有趨勢，PCI Express將是系統匯流排的首選，並可期待成為領先的外部介面匯流排。自動化測試系統若能利用PCI Express而達到多樣建置，亦將以低成本達到最佳效能與最高彈性，換句話說，PCI Express將成為自動化量測應用的首選。
(本文作者任職於美商國家儀器)