noisii嵌入式处理器

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1、NIOS嵌入式处理器　　Nios嵌入式处理器　　于2001年首次推出，创新的Nios®嵌入式处理器成为业界第一款专门针对FPGA的商用处理器。自此以后，众多的FPGA用户采用了Altera提供的Nios和NiosII处理器。　　Altera建议新设计采用NiosII处理器。　　在二○世纪九十年度末，可编程逻辑器件（PLD）的复杂度已经能够在单个可编程器件内实现整个系统。完整的单芯片系统（SOC）概念是指在一个芯片中实现用户定义的系统，它通常暗指包括片内存储器和外设的微处理器。最初宣称真正的SOC――或

2、可编程单芯片系统（SOPC）――能够提供基于PLD的处理器。在2000年，Altera发布了Nios处理器，这是AlteraExcalibur嵌入处理器计划中第一个产品，它成为业界第一款为可编程逻辑优化的可配置处理器。本文阐述开发Nios处理器设计环境的过程和涉及的决策，以及它如何演化为一种SOPC工具。　　Altera很清楚地意识到，如果我们把可编程逻辑的固有的优势集成到嵌入处理器的开发流程中，我们就会拥有非常成功的产品。基于PLD的处理器恰恰具有应用所需的特性。一旦定义了处理器之后，设计者就“具备”了体系

3、结构，可放心使用。因为PLD和嵌入处理器随即就生效了，可以马上开始设计软件原型。CPU周边的专用硬件逻辑可以慢慢地集成进去，在每个阶段软件都能够进行测试，解决遇到的问题。另外，软件组可以对结构方面提出一些建议，改善代码效率和/或处理器性能，这些软件/硬件权衡可以在硬件设计过程中间完成。　　NiosII系列软核处理器是Altera的第二代FPGA嵌入式处理器，其性能超过200DMIPS，在AlteraFPGA中实现仅需35美分。Altera的Stratix、StratixGX、StratixII和Cyclone

4、系列FPGA全面支持NiosII处理器，以后推出的FPGA器件也将支持NiosII。　　自Altera于2000年推出第一代16位Nios处理器以来，已经交付了13000多套Nios开发套件，Nios成为最流行的软核处理器。刚推出的NiosII系列采用全新的架构，比第一代Nios具有更高水平的效率和性能。和第一代相比，NiosII核平均占用不到50%的FPGA资源，而计算性能增长了1倍。　　NiosII系列包括3种产品，分别是：NiosII/f（快速）——最高的系统性能，中等FPGA使用量；NiosII/s（

5、标准）——高性能，低FPGA使用量；NiosII/e(经济)——低性能，最低的FPGA使用量。这3种产品具有32位处理器的基本结构单元——32位指令大小，32位数据和地址路径，32位通用寄存器和32个外部中断源；使用同样的指令集架构（ISA），100%二进制代码兼容，设计者可以根据系统需求的变化更改CPU，选择满足性能和成本的最佳方案，而不会影响已有的软件投入。　　特别是，NiosII系列支持使用专用指令。专用指令是用户增加的硬件模块，它增加了算术逻辑单元（ALU）。用户能为系统中使用的每个NiosII处理器

6、创建多达256个专用指令，这使得设计者能够细致地调整系统硬件以满足性能目标。专用指令逻辑和本身NiosII指令相同，能够从多达两个源寄存器取值，可选择将结果写回目标寄存器。同时，NiosII系列支持60多个外设选项，开发者能够选择合适的外设，获得最合适的处理器、外设和接口组合，而不必支付根本不使用的硅片功能。　　NiosII系列能够满足任何应用32位嵌入式微处理器的需要，客户可以将第一代Nios处理器设计移植到某种NiosII处理器上，Altera将长期支持现有FPGA系列上的第一代Nios处理器。另外，Al

7、tera提供了一键式移植选项，可以升级至NiosII系列。NiosII处理器也能够在HardCopy器件中实现，Altera还为基于NiosII处理器的系统提供ASIC的移植方式。　　NiosII处理器具有完善的软件开发套件，包括编译器、集成开发环境（IDE）、JTAG调试器、实时操作系统（RTOS）和TCP/IP协议栈。设计者能够用AlteraQuartusII开发软件中的SOPCBuilder系统开发工具很容易地创建专用的处理器系统，并能够根据系统的需求添加NiosII处理器核的数量。　　使用NiosII

8、软件开发工具能够为NiosII系统构建软件，即一键式自动生成适用于系统硬件的专用C/C++运行环境。NiosII集成开发环境（IDE）提供了许多软件模板，简化了项目设置。此外，NiosII开发套件包括两个第三方实时操作系统（RTOS）——MicroC/OS-II(Micrium)，NucleusPlus(ATI/Mentor)以及供网络应用使用的TCP/IP协议栈。　　长期以来，Altera一直推行