Altera的嵌入式软处理器系列使您能够充分利用FPGA内在的并行优势,实现高级系统性能。多个处理器可以同时执行代码,而硬件加速器也能够同时卸载大计算量算法。不需要重新设计电路板或者手动优化汇编程序,便能够在产品生命周期的任何阶段更新嵌入式系统的性能。
有多种方式来更新系统性能:
软核处理器
如果您使用我们的Nios® II 处理器,可以从三种代码兼容的软核处理器中进行选择(参见图1):
- 一种针对最佳系统性能进行了优化
- 一种针对最少逻辑占用进行了优化
- 还有一种是二者之间达到平衡
您很容易采用乘法器、用户设定的高速缓存、定制指令、硬件调试逻辑等特性来配置这些内核,以满足您的特殊性能需求。
图1. Nios II 处理器内核性能

我们嵌入式系列产品的其他软核处理器包括:
- MP32处理器,业界第一款100%兼容MIPS®的软核处理器。
- ARM® Cortex-M1处理器,三级32位ARM Cortex处理器。
- Freescale V1 ColdFire处理器,具有全综合内核以及长度可调RISC 16位、32位和48位指令。
- Intel® Atom® E6x5C处理器,在多芯片封装中组合了Intel Atom处理器E6xx系列以及Altera® FPGA。
定制指令
在Nios II 处理器指令集中加入定制指令来加速对时间要求较高的软件算法。您可以在每一处理器内核中加入256条定制指令,从而减少了数值计算、位操作以及其他复杂处理算法所需的时钟周期数(参见图2)。
图 2. 定制指令逻辑

硬件加速器
将C语言子程序转换为硬件加速器,自动加速软件实现,不用提高时钟频率和功耗便能够提升性能。在Nios II 处理器中,使用Nios II C语言至硬件(C2H)加速编译器,简单地“右键单击加速”性能关键的功能,从而不用手动生成Verilog或者VHDL加速器,节省了时间和投入(参见图3)。
图3硬件加速实例

可配置高速缓冲和紧耦合存储器
调整处理器指令或者数据缓冲的大小,以满足您应用的性能要求。为了在Nios II 处理器中能够快速访问经常使用的例程,加入了4个紧耦合存储器,避免了缓存丢失的代价,实现了类似缓存的访问功能。
多处理器系统
使用多处理器来调整系统性能,或者将软件划分成更简单、更小的任务,更易于编写、调试和维护。Nios II 嵌入式设计包(EDS)以及来自业界一流嵌入式软件供应商的工具支持多处理器应用程序的开发和调试。Nios II 处理器结合Stratix® 系列FPGA等高密度器件和HardCopy® ASIC,是建立高性能多处理器系统的理想平台(参见图 4)。
图4. 多处理器实例

宽带系统互联
在之后的Quartus® II 设计软件的版本中可获得Altera的Qsys 系统综合工具,利用FPGA的内在并行能力,帮助您生成大吞吐量系统。系统互联架构是全交换的,主机和从机之间的专用互联支持多路同时操作,而没有传统总线体系结构的仲裁瓶颈。利用智能直接存储器访问(DMA)通道来减轻您的处理器负荷。
