NiosⅡ

Nios Ⅱ嵌入式處理器是INTEL（ALTERA）公司推出的採用哈佛結構、具有32位指令集的第二代片上可程式的軟核處理器, 其最大優勢和特點是模組化的硬體結構, 以及由此帶來的靈活性和可裁減性。

基本介紹

• 中文名：軟核處理器
• 外文名：Nios Ⅱ
• 位數：32位

綜述

相對於傳統的處理器, Nios Ⅱ系統可以在設計階段根據實際的需求來增減外設的數量和種類。設計者可以使用ALTERA 提供的開發工具SOPC Builder, 在FPGA(現場可程式邏輯門陣列)器件上創建軟硬體開發的基礎平台, 也即用SOPC Builder創建軟核CPU和參數化的接口匯流排Avalon。在此基礎上, 可以很快地將硬體系統(包括處理器、存儲器、外設接口和用戶邏輯電路)與常規軟體集成在單一可程式晶片中。而且, SOPC Builder還提供了標準的接口方式,以便用戶將自己的外圍電路做成Nios Ⅱ軟核可以添加的外設模組。這種設計方式, 更加方便了各類系統的調試。

分類

Nios II系列包括3種產品，分別是：Nios II/f（快速）——最高的系統性能，中等FPGA使用量；Nios II/s（標準）——高性能，低FPGA使用量；Nios II/e(經濟)——低性能，最低的FPGA使用量。這3種產品具有32位處理器的基本結構單元——32位指令大小，32位數據和地址路徑，32位通用暫存器和32個外部中斷源；使用同樣的指令集架構（ISA），100%二進制代碼兼容，設計者可以根據系統需求的變化更改CPU，選擇滿足性能和成本的最佳方案，而不會影響已有的軟體投入。

特點

Nios II系列支持使用專用指令。專用指令是用戶增加的硬體模組，它增加了算術邏輯單元（ALU）。用戶能為系統中使用的每個Nios II處理器創建多達256個專用指令，這使得設計者能夠細緻地調整系統硬體以滿足性能目標。專用指令邏輯和本身Nios II指令相同，能夠從多達兩個源暫存器取值，可選擇將結果寫回目標暫存器。同時，Nios II系列支持60多個外設選項，開發者能夠選擇合適的外設，獲得最合適的處理器、外設和接口組合，而不必支付根本不使用的矽片功能。　Nios II系列能夠滿足任何套用32位嵌入式微處理器的需要，客戶可以將第一代Nios處理器設計移植到某種Nios II處理器上，Altera將長期支持現有FPGA系列上的第一代Nios處理器。另外，Altera提供了一鍵式移植選項，可以升級至Nios II系列。Nios II處理器也能夠在HardCopy器件中實現，Altera還為基於Nios II處理器的系統提供ASIC的移植方式。

開發環境

Nios II處理器具有完善的軟體開發套件，包括編譯器、集成開發環境（IDE）、JTAG調試器、實時作業系統（RTOS）和TCP/IP協定棧。設計者能夠用Altera Quartus II開發軟體中的SOPC Builder系統開發工具很容易地創建專用的處理器系統，並能夠根據系統的需求添加Nios II處理器核的數量。

使用Nios II軟體開發工具能夠為Nios II系統構建軟體，即一鍵式自動生成適用於系統硬體的專用C/C++運行環境。Nios II集成開發環境（IDE）提供了許多軟體模板，簡化了項目設定。此外，Nios II開發套件包括兩個第三方實時作業系統（RTOS）——MicroC/OS-II(Micrium)，Nucleus Plus(ATI/Mentor)以及供網路套用使用的TCP/IP協定棧。

總結

長期以來，Altera一直推行嵌入式處理器戰略的原因是，隨著套用的ASIC開發日益受到成本的困擾，OEM日漸轉向FPGA來構建自己的系統。這些系統中絕大多數需要一個處理器，而Altera正是為設計者提供了為FPGA最佳化的靈活的嵌入式處理器方案，可以滿足16位和32位嵌入式處理器市場的需求。估計到2007年，該市場價值將到達110億美元。