Nios II 学习笔记(1)

近来，产品厂商正在越来越多地利用FPGA实现量产品配备的ASIC（Application Specific Integrated Circuit 特定用途集成电路）.虽说有望缩短开发周期、降低ASIC开发费用，不过另行使用微控制器时就存在成本和耗电量增加的课题。Altera公司宣称解决了上述课题，并一直在推广可封装于FPGA的Nios.
Altera公司准备了性能和电路规模不同的3种产品。分别是追求高性能的"Nios II/fFast"--具有更高的性能和中等FPGA使用量；追求电路规模小型化的"Nios II /e Economy"--性能一般，FPGA使用量也较低；以及性能和电路规模介于两者间的"Nios/sStandard"--具有高性能和低FPGA使用量。
在FPGA中使用软核处理器要比硬核具备更多的优势，这是因为硬核灵活性差，通常无法使用最新的技术。随着系统日益先进，基于标准处理器的方案会被淘汰，而Nios II处理器的方案是基于HDL源码构建的，能够修改以满足新的系统需求，而不会被淘汰。将处理器以HDL的IP核的形式实现，开发者能够完全定制CPU和外设，获得与需求相配的处理器。将Nios II处理器定位为90nm的Stratix II或Cyclone II器件，开发者能够通过采用最新的FPGA技术获得最佳的性能。同时Nios II嵌入式处理器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。和第一代处理器相比，Nios II核平均占用不到50%的FPGA资源而计算性能翻了一番。

Nios II CPU中专用指令实现结构框图

Nios II在Altera所有FPGA中实现的性能和价格

为了提升系统性能，Nios II处理器支持256个具有固定或可变时钟周期操作的专用指令，设计者能用这些指令来加速时间要求严格的代码段。这些专用指令允许设计者在硬件中实现大计算量的算法，在软件中象C语言子程序一样“调用”它们。相比之下，最初的Nios处理器只支持5条专用指令，每条每次执行必须有确定的时钟周期数。Altera表示，虽然一些面向ASIC的处理器核提供了专用的指令和/或硬件加速器，但是都无法象Nios II处理器那样快速地提供可运行可交付使用的硅片功能。