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由於主板是電腦中各種設備的連接載體，而這些設備的各不相同的，而且主板本身也有芯片組，各種I/O控制芯片，擴展插槽，擴展接口，電源插座等元器件，因 此制定一個標準以協調各種設備的關係是必須的。所謂主板結構就是根據主板上各元器件的佈局排列方式，尺寸大小，形狀，所使用的電源規格等制定出的通用標 準，所有主板廠商都必須遵循。
主板結構分為AT、Baby-AT、ATX、Micro ATX、LPX、NLX、Flex ATX、EATX、WATX以及BTX等結構。其中，AT和Baby-AT是多年前的老主板結構，現在已經淘汰；而LPX、NLX、Flex ATX則是ATX的變種，多見於國外的品牌機，國內尚不多見；EATX和WATX則多用於服務器/工作站主板；ATX是目前市場上最常見的主板結構，擴展 插槽較多，PCI插槽數量在4-6個，大多數主板都採用此結構；Micro ATX又稱Mini ATX，是ATX結構的簡化版，就是常說的「小板」，擴展插槽較少，PCI插槽數量在3個或3個以下，多用於品牌機並配備小型機箱；而BTX則是英特爾制 定的最新一代主板結構。
在PC推出後的第三年即1984年，IBM公佈了PCAT。AT主板的尺寸為13"×12"，板上集成有控制芯片和8個I/0擴充插槽。由於 AT主板尺寸較大，因此系統單元（機箱）水平方向增加了2英吋，高度增加了1英吋，這一改變也是為了支持新的較大尺寸的AT格式適配卡。將8位數據、20 位地址的XT擴展槽改變到16位數據、24位地址的AT擴展槽。為了保持向下兼容，它保留62腳的XT擴展槽，然後在同列增加36腳的擴展槽。XT擴展卡 仍使用62腳擴展槽（每側31腳），AT擴展卡使用共98腳的的兩個同列擴展槽。這種PC AT總線結構演變策略使得它仍能在當今的任何一個PC Pentium/PCI系統上正常運行。
PC AT的初始設計是讓擴展總線以微處理器相同的時鐘速率來運行，即6MHz 的286，總線也是6MHz；8MHz的微處理器，則總線就是8MHz。隨著微處理器速度的增加，增加擴展總線的速度也很簡單。後來一些PC AT系統的擴展總線速度達到了10和12MHz。不幸的是，某些適配器不能以這樣的速度工作或者能很好得工作。因此，絕大多數的PC AT仍以8或8.33MHz為擴展總線的速率，在此速度下絕大多數適配器都不能穩定工作。
AT主板尺寸較大，板上能放置較多的元件和擴充插槽。但隨著電子元件集成化程度的提高，相同功能的主板不再需要全AT的尺寸。因此在1990年推出了Baby/Mini AT主板規範，簡稱為Baby AT主板。
Baby AT主板是從最早的XT主板繼承來的，它的大小為15"×8.5"，比AT主板是略長，而寬度大大窄於AT主板。Baby AT主板沿襲了AT主板的I/0擴展插槽、鍵盤插座等外設接口及元件的擺放位置，而對內存槽等內部元件結構進行了緊縮，再加上大規模集成電路使內部元件減 少，使得Baby AT主板比AT主板佈局緊湊而功能不減。
但隨著計算機硬件技術的進一步發展，計算機主板上集成功能越來越多，Baby AT主板有點不負重荷，而AT主板又過於龐大，於是很多主板商又採取另一種折衷的方案，即一方面取消主板上使用較少的零部件以壓縮空間（如將I/0擴展槽 減為7個甚至6個，另一方面將Baby AT主板適當加寬，增加使用面積，這就形成了眾多的規格不一的Baby AT主板。當然這些主板對基本I/0插槽、外圍設備接口及主板固定孔的位置不加改動，使得即使是最小的Baby AT主板也能在標準機箱上使用。最常見的Baby AT主板尺寸是3/4Baby AT主板（26.5cm×22cm即10.7"×8.7"），採用7個I/0擴展槽。
由於Baby AT主板市場的不規範和AT主板結構過於陳舊，英特爾在95年1月公佈了擴展AT主板結構，即ATX（AT extended）主板標準。這一標準得到世界主要主板廠商支持，目前已經成為最廣泛的工業標準。97年2月推出了ATX2.01版。
ATX結構主板
Baby AT結構標準的首先表現在主板橫向寬度太窄（一般為22cm），使得直接從主板引出接口的空間太小。大大限制了對外接口的數量，這對於功能載來越強、對外 接口越來越多的微機來說，是無法克服的缺點。其次，Baby AT主板上CPU和I/0插槽的位置安排不合理。早期的CPU由於性能低、功耗小，散熱的要求不高。而今天的CPU性能高、功耗大，為了使其工作穩定，必 須要有良好的散熱裝置，加裝散熱片或風扇，因而大大增加了CPU的高度。在AT結構標準裡CPU位於擴展槽的下方，使得很多全長的擴展卡插不上去或插上去 後阻礙CPU風扇運轉。內存的位置也不盡合理。早期的計算機內存大小是固定的，對安裝位置無特殊要求。Baby AT主板在結構上按習慣把內存插槽安放在機箱電源的下方，安裝、更換內存條往往要拆下電源或主板，很不方便。內存條散熱條件也不好。此外，由於軟硬盤控制 器及軟硬盤支架沒有特定的位置，這造成了軟硬盤線纜過長，增加了電腦內部連線的混亂，降低了電腦的中靠性。甚至由於硬盤線纜過長，使很多高速硬盤的轉速受 到影響。ATX主板針對AT和Baby AT主板的缺點做了以下改進：
* 主板外形在Baby AT的基礎上旋轉了90度，其幾何尺寸改為30.5cm×24.4cm。
* 採用7個I/O插槽，CPU與I/O插槽、內存插槽位置更加合理。
* 優化了軟硬盤驅動器接口位置。
* 提高了主板的兼容性與可擴充性。
* 採用了增強的電源管理，真正實現電腦的軟件開/關機和綠色節能功能。
Micro ATX保持了ATX標準主板背板上的外設接口位置，與ATX兼容。
MATX結構主板
Micro ATX主板把擴展插槽減少為3-4只，DIMM插槽為2-3個，從橫向減小了主板寬度，其總面積減小約0.92平方英吋，比ATX標準主板結構更為緊湊。 按照Micro ATX標準，板上還應該集成圖形和音頻處理功能。目前很多品牌機主板使用了Micro ATX標準，在DIY市場上也常能見到Micro ATX主板。
BTX是英特爾提出的新型主板架構Balanced Technology Extended的簡稱，是ATX結構的替代者，這類似於前幾年ATX取代AT和Baby AT一樣。革命性的改變是新的BTX規格能夠在不犧牲性能的前提下做到最小的體積。新架構對接口、總線、設備將有新的要求。重要的是目前所有的雜亂無章， 接線凌亂，充滿噪音的PC機將很快過時。當然，新架構仍然提供某種程度的向後兼容，以便實現技術革命的順利過渡。
BTX具有如下特點：
* 支持Low-profile，也即窄板設計，系統結構將更加緊湊；
* 針對散熱和氣流的運動，對主板的線路佈局進行了優化設計；
* 主板的安裝將更加簡便，機械性能也將經過最優化設計。
而且，BTX提供了很好的兼容性。目前已經有數種BTX的派生版本推出，根據板型寬度的不同分為標準BTX （325.12mm）， microBTX （264.16mm）及Low-profile的picoBTX （203.20mm），以及未來針對服務器的Extended BTX。而且，目前流行的新總線和接口，如PCI Express和串行ATA等，也將在BTX架構主板中得到很好的支持。
值得一提的是，新型BTX主板將通過預裝的SRM（支持及保持模塊）優化散熱系統，特別是對CPU而言。另外，散熱系統在BTX的術語中也被稱為熱模塊。 一般來說，該模塊包括散熱器和氣流通道。目前已經開發的熱模塊有兩種類型，即full-size及low-profile。
得益於新技術的不斷應用，將來的BTX主板還將完全取消傳統的串口、並口、PS/2等接口。
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