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13KB。1974年，DJS-130，131，132，135，140，152，153等13个机型先后研制成功。1976年，DJS-183，184，185，186，1804机研制成功。我国台湾省台中农学院发明了第一代仓颉输入法。1977年，中国第一台微型计算机DJS-050机研制成功。1979年，中国研制成功每秒运算500万次的集成电路计算机——HDS-9。1981年，中国研制成功的260机平均运算速度达到每秒1000万次。《信息交换用汉字编码字符集基本集》GB 2312—1980国家标准正式发布实施。 第四阶段（1983—1992年）
1983年，国防科技大学研制成功―银河I型‖巨型计算机，运算速度达到每秒1亿次。1985年，华光I型汉字激光照排系统投入生产。1986年，中华学习机投入生产。1987年，第一台国产的286微机——长城286正式推出。1988年，第一台国产386微机——长城386推出，中国发现首例计算机病毒。1990年，中国首台高智能计算机——EST/IS 4260智能工作站诞生，长城486计算机问世。1992年，中 国最大的汉字字符集——6万计算机汉字字库正式建立。 第五阶段（1992年至今）
1993年，中国第一台10亿次巨型银河计算机II型通过鉴定。1995年，曙光1000大型机通过鉴定，其峰值可达每秒25亿次。1997年，银河-Ⅲ并行巨型计算机研制成功。1999年，银河-Ⅳ巨型机研制成功。
而在国外电子计算机要比我们早十几年。世界上第一台电子数字式计算机于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学研制成功，它的名称叫ENIAC，是电子数值积分式计算机(The Electronic Numberical Intergrator and Computer)的缩写。它使用了17468个真空电子管，耗电174千瓦，占地170平方米，重达30吨，每秒钟可进行5000次加法运算。ENIAC诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公室自动化和多媒体应用方面发挥了很大的作用。目前，计算机的应用已扩展到社会的各个领域。可将计算机的发展过程分成以下几个阶段：第一代为电子管计算机；第二代为晶体管计算机；第三代为中小规模集成电路计算机；第四代为大规模、超大规模集成电路计算机；第五代为巨大规模集成电路新一代计算机（1990年至现在）。
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四代机出现以后，日、美、欧等从20世纪80年代开始，积极开展新一代计算机的研究，但由于对新一代计算机的过高期望，使得至今仍未有突破性进展，还没有哪一种计算机被人们公认为新一代计算机的典型代表。当前，人们在改进计算机芯片制造工艺的同时，大力研究新型计算机元件。光子元件、超导元件、生物电子元件、神经网络系统等研究已见端倪，新一代计算机的曙光已经出现。
目前，计算机技术正朝着微型化、巨型化、网络化、智能化、多媒体化等方向发展。 而模型计算机是将计算机的简化，实现相同功能，在理解和研究方面更方便，更快捷，由此更受到界内人士的好评。模型计算机的研究仍在发展当中，国内外还没有太多的资料结果显示，本课题就是模型计算机的具体内部构造，实现各部分部件功能，了解其工作原理。模型计算机有着重要的发展地位，在今后几年会成为研究的重点，同样是发展计算机性能的重要途径。
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2 基于VHDL编程的基础知识
2.1 VHDL语言概述
VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)即超高速集成电路硬件描述语言。美国国防部在20世纪80年代初为其超高速集成电路VHSIC计划提出的硬件描述语言，它是硬件设计者和EDA工具之间的界面。设计者使用HDL来描述自己的设计，并把这个描述告诉EDA工具，最后在EDA工具的帮助下进行详细地设计及验证。
硬件描述语言发展至今已有几十年的历史，并已成功地应用到系统的仿真、验证和设计、综合等方面。目前常用的硬件描述语言有AHDL、ABEL、VHDL、Verilog HDL等等。20世纪80年代后期，美国国防部开发的VHDL语言是IEEE标准化的硬件描述语言，并且已经成为系统描述的国际公认标准，得到众多EDA公司的支持。
VHDL语言覆盖面广，描述能力强，能支持硬件的设计、验证、综合和测试，是一种多层次的硬件描述语言。其设计描述可以是描述电路具体组成的结构描述，也可以是描述电路功能的行为描述。这些描述可以从最抽象的系统级直到最精确的逻辑级，甚至门级。运用VHDL语言设计系统一般采用自顶向下分层设计的方法，首先从系统级功能设计开始，对系统高层模块进行行为描述和功能仿真。系统的功能验证完成后，将抽象的高层设计自顶向下逐级细化，直到与所用可编程逻辑器件相对应的逻辑描述。VHDL语言还可以描述与工艺有关的信息，工艺参数可以通过设计文件语言参数来调整，不会因工艺变化与发展而使VHDL设计过时。因此，VHDL设计的生命周期与其他设计方法相比是最长的。
VHDL的特点：
? 功能强大，描述力强。 ? 可移植性好。 ? 研制周期短，成本低。 ? 可以延长设计的生命周期。 ? 具有向ASIC移植的能力。
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2.2 VHDL的设计流程
1. 本课题采用的设计流程
采用VHDL设计硬件电路系统的设计流程一般可以分为以下几个步骤。
（1）确定电路具体功能。通常情况下，开发前期先设计总体方案，但总体放啊相对比较抽象，使用VHDL的设计人员必须分析电路所要实现的具体功能。
（2）设计输入。利用自顶向下的方法，将设计划分为不同的功能模块。每个模块完成一定的逻辑功能。模块划分是设计过程中的一个重要环节，这一步要花费较多的时间和精力完成，从而保证整体最优。
（3）功能仿真。在功能仿真阶段主要对所设计的电路进行功能验证，通过功能仿真，发现设计存在的缺陷。例如，输入输出是否有矛盾，有无未加处理的输入信号，是否允许使能等。通过功能仿真，在设计前期纠正缺陷和错误，可以节省后期的时间，缩短整体开发周期。
2. VHDL的程序结构
实体和结构体是VHDL设计文件的两个基本组成部分。实体描述设计系统的外部接口信号；结构体用于描述系统的行为、系统数据的流程或者系统组织结构形式（即系统的内部电路）。配置用于从库中选取所需元件安装到设计单元的实体中。包集合存放各设计模块能共享的数据类型、常数、子程序等。库用于存放已编译的实体、结构体、包集合和配置。
3. VHDL源文件基本格式 LIBRARY 库名;
－－库
USE 库名.程序包名.; －－程序包 ENTITY 实体名 IS
PORT(……);
－－实体
END 实体名;
ARCHITECTURE 结构体名 OF 实体名－－结构体
（………）
END 结构体名;
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2.3 有关Quartus II 的介绍
Quartus II是Altera公司在21世纪初推出的CPLD/FPGA集成开发环境，它是该公司前一代CPLD/FPGA集成开发环境MAX+PUS II的更新换代产品。Quartus II提供了一种与结构无关的设计环境，其界面友好，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。
Quartus II提供了完整的多平台设计环境，能满足各种特定设计的需要。Quartus II是单片可编程系统(SOPC)设计的综合性环境和SOPC开发的基本设计工具；Quartus II与Matlab和DSP Builder结合，可以进行基于FPGA的DSP系统开发，是DSP硬件系统实现的关键EDA工具。Quartus II可以直接利用第三方的综合工具，如Leonardo Spectrum，并能直接调用这些工具。Quartus II具备仿真功能，同时也支持第三方的仿真工具，如ModelSim。
Quartus II包括模块化的编译器，在对设计进行处理时可以进行全编译，也可以单独运行其中的某个功能模块。Quartus II还包含许多十分有用的LPM模块，它们是复杂或高级系统构建的重要组成部分。软件加强了网络功能，它具有最新的Internet技术，设计人员可以直接通过Internet获得Altera的技术支持。
Altera与业界处于领先地位的EDA工具厂商组成ACCESS联盟，确保了Altera EDA工具与这些支持Altera器件的EDA工具之间顺畅接口。Altera致力于提供电路设计人员都非常熟悉的逻辑开发环境。Altera的新一代开发软件Quartus II支持器件种类众多，如APEX20K，Cyclone，APEX II，Excalibur，Mercury以及Stratix等新器件系列。Quartus II支持多时钟定时分析、LogicLock基于块的设计、SOPC、内嵌SignalTap II逻辑分析仪、功率估计器等高级工具。Quartus II包含有MAX+PLUS II的GUI，且易于MAX+PLUS II的工程平稳地过渡到Quartus II开发环境。
本课题采用文本方式输入实现: 1.建立工程文件 2.VHDL语言输入
（1） 建立文件。单击―File‖菜单下的―New‖命令或者使用快捷键Ctrl+N，弹出―New‖对话框。在―Device Design Files‖页面下双击―VHDL File‖选项（或选中该项后单击―OK‖按钮）后建立新文件。
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