Nios II處理器內核詳解

2012年10月17日 13:50 來源:本站整理 作者:Triquinne 我要評論(0)

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  電子發燒友網核心提示:與其他軟核處理器相比,世界上越來越多的設計人員使用了Nios® II嵌入式處理器,該處理器一直是FPGA和HardCopy® ASIC設計的業界標準處理器。NiosII系列嵌入式處理器目前由三種處理器內核構成,提供常用指令集架構,每一種內核都針對特定的價格/性能點進行了優化,由相同的軟件工具鏈提供支持。

  設計人員可以從以下內核中進行選擇:

  Nios II/f內核:快速實現性能關鍵的應用

  Altera專門設計了Nios® II /f“快速”處理器以提高性能。性能超過了300 MIPS* (*Dhrystones 2.1基準測試),它非常適合性能關鍵的應用,以及代碼或者數據量較大的應用,例如運行全功能操作系統等。

  Nios II /f內核由Nios II 嵌入式設計包(EDS)提供支持,它包括基于Eclipse的Nios II 集成開發環境(IDE)。

  Nios II /f內核具有:存儲器管理單元(MMU)、存儲器保護單元(MPU)、高級異常支持、單獨的指令和數據緩沖(512字節至64 Kbytes)、可訪問高達2 Gbytes的外部地址空間、可選用于指令和數據的緊耦合存儲器、六級流水線,提高了每MHz的MIPS* (*Dhrystones 2.1基準測試)、單周期硬件乘法和桶形移位寄存器、硬件除法選項、動態分支預測、256條定制指令和數量不限的硬件加速器、JTAG調試模塊、可選JTAG調試模塊增強功能,包括硬件斷點、數據觸發器和實時跟蹤等。

  對于具有數字信號處理(DSP)模塊的Altera® 器件系列,Nios II/f內核還提供其他功能,實現更好的性能。在這種情況下,Nios II/f內核提供硬件乘法電路,實現單周期乘法運算。乘法單元也可以用作單周期桶形移位寄存器。Nios II/f內核提供可選除法電路,以加速除法運算。

  為進一步提高性能,在Altera的高性能FPGA或者HardCopy® ASIC中實現Nios II/f內核。

  Nios II/e內核:經濟型

  Altera專門設計了Nios® II/e“經濟型”處理器內核,占用最少的FPGA邏輯和存儲器資源。現在免費提供,不需要許可,帶有Quartus® II 軟件9.1以及更高版本。Nios II/e內核與同類型的8051體系結構具有相同的成本,但是性能更高,200MHz時,達到30 DMIPS,占用的邏輯資源少于700個邏輯單元(LE)。

  Nios II嵌入式設計套件(EDS)支持該內核,它包括基于Eclipse的Nios II 集成開發環境(IDE)。

  Nios II/e內核具有:高達2 GB的外部地址空間、JTAG調試模塊、不到700個LE便實現了系統、可選的調試增強功能、256條定制指令。

  Nios II/e內核針對價格敏感的應用進行了優化,例如汽車電子、工業和消費類市場等。該內核一般與Altera的低成本FPGA和HardCopy® 產品一起提供。

  Nios II/s內核:標準型

  Altera專門設計了Nios® II/s“標準型”處理器內核,這一小型處理器內核保持了較好的軟件性能。Nios II/s內核針對價格敏感的中等性能應用進行了優化,包括那些代碼和數據量較大的情況,例如運行完整操作系統的應用。

  Nios II嵌入式設計套件(EDS)支持該內核,它包括基于Eclipse的Nios II 集成開發環境(IDE)。

  Nios II/s內核具有:指令緩沖、高達2 Gbytes的外部地址空間、可選的指令緊耦合存儲器、5級流水線、靜態分支預測、硬件乘法、除法和移位選項、256條定制指令、JTAG調試模塊、可選的JTAG調試模塊增強功能,包括硬件斷點、數據觸發和實時跟蹤等。

  針對含有數字信號處理(DSP)模塊的Altera®器件系列,Nios II/s內核提供更多的功能和性能支持,Nios II/f內核含有硬件乘法電路,實現3周期乘法運算。乘法單元還可以用作單周期桶形移位寄存器。

  注意:關于Nios II處理器內核的技術細節,請參考【 Nios II內核詳細實現 】。

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