由于主板是电脑中各种设备的连接载体，而这些设备的各不相同的，而且主板本身也有芯片组，各种I/O控制芯片，扩展插槽，扩展接口，电源插座等元器件，因此制定一个标准以协调各种设备的关系是必须的。所谓主板结构就是根据主板上各元器件的布局排列方式，尺寸大小，形状，所使用的电源规格等制定出的通用标准，所有主板厂商都必须遵循。
主板结构分为AT、Baby…AT、ATX、MicroATX、LPX、NLX、FlexATX、EATX、WATX以及BTX等结构。其中，AT和Baby…AT是多年前的老主板结构，现在已经淘汰；而LPX、NLX、FlexATX则是ATX的变种，多见于国外的品牌机，国内尚不多见；EATX和WATX则多用于服务器/工作站主板；ATX是目前市场上最常见的主板结构，扩展插槽较多，PCI插槽数量在4…6个，大多数主板都采用此结构；MicroATX又称MiniATX，是ATX结构的简化版，就是常说的“小板”，扩展插槽较少，PCI插槽数量在3个或3个以下，多用于品牌机并配备小型机箱；而BTX则是英特尔制定的最新一代主板结构。
在PC推出后的第三年即1984年，IBM公布了PCAT。AT主板的尺寸为13〃×12〃，板上集成有控制芯片和8个I/0扩充插槽。由于AT主板尺寸较大，因此系统单元（机箱）水平方向增加了2英寸，高度增加了1英寸，这一改变也是为了支持新的较大尺寸的AT格式适配卡。将8位数据、20位地址的XT扩展槽改变到16位数据、24位地址的AT扩展槽。为了保持向下兼容，它保留62脚的XT扩展槽，然后在同列增加36脚的扩展槽。XT扩展卡仍使用62脚扩展槽（每侧31脚），AT扩展卡使用共98脚的的两个同列扩展槽。这种PCAT总线结构演变策略使得它仍能在当今的任何一个PCPentium/PCI系统上正常运行。
PCAT的初始设计是让扩展总线以微处理器相同的时钟速率来运行，即6MHz的286，总线也是6MHz；8MHz的微处理器，则总线就是8MHz。随着微处理器速度的增加，增加扩展总线的速度也很简单。后来一些PCAT系统的扩展总线速度达到了10和12MHz。不幸的是，某些适配器不能以这样的速度工作或者能很好得工作。因此，绝大多数的PCAT仍以8或8。33MHz为扩展总线的速率，在此速度下绝大多数适配器都不能稳定工作。
AT主板尺寸较大，板上能放置较多的元件和扩充插槽。但随着电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/MiniAT主板规范，简称为BabyAT主板。
BabyAT主板是从最早的XT主板继承来的，它的大小为15〃×8。5〃，比AT主板是略长，而宽度大大窄于AT主板。BabyAT主板沿袭了AT主板的I/0扩展插槽、键盘插座等外设接口及元件的摆放位置，而对内存槽等内部元件结构进行了紧缩，再加上大规模集成电路使内部元件减少，使得BabyAT主板比AT主板布局紧凑而功能不减。
但随着计算机硬件技术的进一步发展，计算机主板上集成功能越来越多，BabyAT主板有点不负重荷，而AT主板又过于庞大，于是很多主板商又采取另一种折衷的方案，即一方面取消主板上使用较少的零部件以压缩空间（如将I/0扩展槽减为7个甚至6个，另一方面将BabyAT主板适当加宽，增加使用面积，这就形成了众多的规格不一的BabyAT主板。当然这些主板对基本I/0插槽、外围设备接口及主板固定孔的位置不加改动，使得即使是最小的BabyAT主板也能在标准机箱上使用。最常见的BabyAT主板尺寸是3/4BabyAT主板（26。5cm×22cm即10。7〃×8。7〃），采用7个I/0扩展槽。
由于BabyAT主板市场的不规范和AT主板结构过于陈旧，英特尔在95年1月公布了扩展AT主板结构，即ATX（ATextended）主板标准。这一标准得到世界主要主板厂商支持，目前已经成为最广泛的工业标准。97年2月推出了ATX2。01版。
BabyAT结构标准的首先表现在主板横向宽度太窄（一般为22cm），使得直接从主板引出接口的空间太小。大大限制了对外接口的数量，这对于功能载来越强、对外接口越来越多的微机来说，是无法克服的缺点。其次，BabyAT主板上CPU和I/0插槽的位置安排不合理。早期的CPU由于性能低、功耗小，散热的要求不高。而今天的CPU性能高、功耗大，为了使其工作稳定，必须要有良好的散热装置，加装散热片或风扇，因而大大增加了CPU的高度。在AT结构标准里CPU位于扩展槽的下方，使得很多全长的扩展卡插不上去或插上去后阻碍CPU风扇运转。内存的位置也不尽合理。早期的计算机内存大小是固定的，对安装位置无特殊要求。BabyAT主板在结构上按习惯把内存插槽安放在机箱电源的下方，安装、更换内存条往往要拆下电源或主板，很不方便。内存条散热条件也不好。此外，由于软硬盘控制器及软硬盘支架没有特定的位置，这造成了软硬盘线缆过长，增加了电脑内部连线的混乱，降低了电脑的中靠性。甚至由于硬盘线缆过长，使很多高速硬盘的转速受到影响。ATX主板针对AT和BabyAT主板的缺点做了以下改进：
主板外形在BabyAT的基础上旋转了90度，其几何尺寸改为30。5cm×24。4cm。
采用7个I/O插槽，CPU与I/O插槽、内存插槽位置更加合理。
优化了软硬盘驱动器接口位置。
提高了主板的兼容性与可扩充性。
采用了增强的电源管理，真正实现电脑的软件开/关机和绿色节能功能。
MicroATX保持了ATX标准主板背板上的外设接口位置，与ATX兼容。
MicroATX主板把扩展插槽减少为3…4只，DIMM插槽为2…3个，从横向减小了主板宽度，其总面积减小约0。92平方英寸，比ATX标准主板结构更为紧凑。按照MicroATX标准，板上还应该集成图形和音频处理功能。目前很多品牌机主板使用了MicroATX标准，在DIY市场上也常能见到MicroATX主板。
BTX是英特尔提出的新型主板架构BalancedTechnologyExtended的简称，是ATX结构的替代者，这类似于前几年ATX取代AT和BabyAT一样。革命性的改变是新的BTX规格能够在不牺牲性能的前提下做到最小的体积。新架构对接口、总线、设备将有新的要求。重要的是目前所有的杂乱无章，接线凌乱，充满噪音的PC机将很快过时。当然，新架构仍然提供某种程度的向后兼容，以便实现技术革命的顺利过渡。
BTX具有如下特点：
支持Low…profile，也即窄板设计，系统结构将更加紧凑；
针对散热和气流的运动，对主板的线路布局进行了优化设计；
主板的安装将更加简便，机械性能也将经过最优化设计。
而且，BTX提供了很好的兼容性。目前已经有数种BTX的派生版本推出，根据板型宽度的不同分为标准BTX（325。12mm），microBTX（264。16mm）及Low…profile的picoBTX（203。20mm），以及未来针对服务器的ExtendedBTX。而且，目前流行的新总线和接口，如PCIExpress和串行ATA等，也将在BTX架构主板中得到很好的支持。
值得一提的是，新型BTX主板将通过预装的SRM（支持及保持模块）优化散热系统，特别是对CPU而言。另外，散热系统在BTX的术语中也被称为热模块。一般来说，该模块包括散热器和气流通道。目前已经开发的热模块有两种类型，即full…size及low…profile。
得益于新技术的不断应用，将来的BTX主板还将完全取消传统的串口、并口、PS/2等接口。集成芯片
集成芯片是指主板所整合了显卡，声卡或者网卡
BIOS
计算机用户在使用计算机的过程中，都会接触到BIOS，它在计算机系统中起着非常重要的作用。一块主板性能优越与否，很大程度上取决于主板上的BIOS管理功能是否先进。
BIOS（BasicInput/OutputSystem，基本输入输出系统）全称是ROM－BIOS，是只读存储器基本输入／输出系统的简写，它实际是一组被固化到电脑中，为电脑提供最低级最直接的硬件控制的程序，它是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽，通俗地说，BIOS是硬件与软件程序之间的一个“转换器”或者说是接口（虽然它本身也只是一个程序），负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。
BIOS芯片是主板上一块长方型或正方型芯片，BIOS中主要存放：
自诊断程序：通过读取CMOSRAM中的内容识别硬件配置，并对其进行自检和初始化；
CMOS设置程序：引导过程中，用特殊热键启动，进行设置后，存入CMOSRAM中；
系统自举装载程序：在自检成功后将磁盘相对0道0扇区上的引导程序装入内存，让其运行以装入DOS系统；
主要I／O设备的驱动程序和中断服务；
由于BIOS直接和系统硬件资源打交道，因此总是针对某一类型的硬件系统，而各种硬件系统又各有不同，所以存在各种不同种类的BIOS，随着硬件技术的发展，同一种BIOS也先后出现了不同的版本，新版本的BIOS比起老版本来说，功能更强。
BIOS的功能
目前市场上主要的BIOS有AMIBIOS和AwardBIOS以及PhoenixBIOS，其中，Award和Phoenix已经合并，二者的技术也互有融合。从功能上看，BIOS分为三个部分：
自检及初始化程序；
硬件中断处理；
程序服务请求；
（一）自检及初始化
这部分负责启动电脑，具体有三个部分，第一个部分是用于电脑刚接通电源时对硬件部分的检测，也叫做加电自检（PowerOnSelfTest，简称POST），功能是检查电脑是否良好，通常完整的POST自检将包括对CPU，640K基本内存，1M以上的扩展内存，ROM，主板，CMOS存储器，串并口，显示卡，软硬盘子系统及键盘进行测试，一旦在自检中发现问题，系统将给出提示信息或鸣笛警告。自检中如发现有错误，将按两种情况处理：对于严重故障（致命性故障）则停机，此时由于各种初始化操作还没完成，不能给出任何提示或信号；对于非严重故障则给出提示或声音报警信号，等待用户处理。
第二个部分是初始化，包括创建中断向量、设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测等，其中很重要的一部分是BIOS设置，主要是对硬件设置的一些参数，当电脑启动时会读取这些参数，并和实际硬件设置进行比较，如果不符合，会影响系统的启动。
最后一个部分是引导程序，功能是引导DOS或其他操作系统。BIOS先从软盘或硬盘的开始扇区读取引导记录，如果没有找到，则会在显示器上显示没有引导设备，如果找到引导记录会把电脑的控制权转给引导记录，由引导记录把操作系统装入电脑，在电脑启动成功后，BIOS的这部分任务就完成了。
（二）程序服务处理和硬件中断处理
这两部分是两个独立的内容，但在使用上密切相关。
程序服务处理程序主要是为应用程序和操作系统服务，这些服务主要与输入输出设备有关，例如读磁盘、文件输出到打印机等。为了完成这些操作，BIOS必须直接与计算机的I／O设备打交道，它通过端口发出命令，向各种外部设备传送数据以及从它们那儿接收数据，使程序能够脱离具体的硬件操作，而硬件中断处理则分别处理PC机硬件的需求，因此这两部分分别为软件和硬件服务，组合到一起，使计算机系统正常运行。
BIOS的服务功能是通过调用中断服务程序来实现的，这些服务分为很多组，每组有一个专门的中断。例如视频服务，中断号为10H；屏幕打印，中断号为05H；磁盘及串行口服务，中断14H等。每一组又根据具体功能细分为不同的服务号。应用程序需要使用哪些外设、进行什么操作只需要在程序中用相应的指令说明即可，无需直接控制。
CMOS是互补金属氧化物半导体的缩写。其本意是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片。在这里通常是指电脑主板上的一块可读写的RAM芯片。它存储了电脑系统的实时钟信息和硬件配置信息等。系统在加电引导机器时，要读取CMOS信息，用来初始化机器各个部件的状态。它靠系统电源和后备电池来供电，系统掉电后其信息不会丢失。
CMOS与BIOS的区别
由于CMOS与BIOS都跟电脑系统设置密切相关，所以才有CMOS设置和BIOS设置的说法。也正因此，初学者常将二者混淆。CMOSRAM是系统参数存放的地方，而BIOS中系统设置程序是完成参数设置的手段。因此，准确的说法应是通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。而我们平常所说的CMOS设置和BIOS设置是其简化说法，也就在一定程度上造成了两个概念的混淆。
升级BIOS的作用
现在的BIOS芯片都采用了FlashROM，都能通过特定的写入程序实现BIOS的升级，升级BIOS主要有两大目的：
免费获得新功能
升级BIOS最直接的好处就是不用花钱就能获得许多新功能，比如能支持新频率和新类型的CPU，例如以前的某些老主板通过升级BIOS支持图拉丁核心PentiumIII和Celeron，现在的某些主板通过升级BIOS能支持最新的Prescott核心Pentium4ECPU；突破容量限制，能直接使用大容量硬盘；获得新的启动方式；开启以前被屏蔽的功能，例如英特尔的超线程技术，VIA的内存交错技术等；识别其它新硬件等。
解决旧版BIOS中的BUG
BIOS既然也是程序，就必然存在着BUG，而且现在硬件技术发展日新月异，随着市场竞争的加剧，主板厂商推出产品的周期也越来越短，在BIOS编写上必然也有不尽如意的地方，而这些BUG常会导致莫名其妙的故障，例如无故重启，经常死机，系统效能低下，设备冲突，硬件设备无故“丢失”等等。在用户反馈以及厂商自己发现以后，负责任的厂商都会及时推出新版的BIOS以修正这些已知的BUG，从而解决那些莫名其妙的故障。
由于BIOS升级具有一定的危险性，各主板厂商针对自己的产品和用户的实际需求，也开发了许多BIOS特色技术。例如BIOS