Nios II处理器系列问与答
以下是一些关于Altera Nios® II系列嵌入式处理器的常见问题。
一般问题
器件支持和许可
系统设计及意义
Nios II 结构
软件工具及中间件
可用性
一般问题
什么是Nios II系列嵌入式处理器？
Nios II系列嵌入式处理器是Altera推出的第二代软核嵌入式处理器解决方案。Nios II处理器核是一个32位的RISC处理器，它具有共享的通用指令集结构，专门针对Altera的Stratix、Cyclone™、Stratix II和即将推出的Cyclone II系列FPGA而优化。Nios II处理器集成了最初的Nios处理器的灵活性，并提供了更高的性能和更少的资源利用率。
Nios II嵌入式处理器系列有多少种内核？
Nios II 处理器系列包含了三种截然不同的内核，开发工程师可以根据性系统性能和逻辑单元的占用率来选择合适的内核。所有的三种内核都包含在Nios II开发包之中，并且都可以被SOPC
Builder开发工具支持。
Nios II系列处理器包括以下三种内核：
- Nios II/f (快速)——最高的性能、中等FPGA资源占用率
- Nios II/s (标准)——高性能、低FPGA资源占用率
- Nios II/e (经济)——适合的性能、最低的FPGA资源占用率
为什么Altera要不断推广嵌入式处理器？
因为开发ASIC对许多的应用来说所需高额的成本，越来越多的OEM使用FPGA来开发他们的系统。复杂的片上系统需要处理器。通过提供专门针对FPGA优化的嵌入式处理器设计方案，Altera以此深入Gartner Dataquest所统计的总计具有150亿美元的嵌入处理器市场。
在FPGA中实现一个嵌入式软核处理器与硬核的处理器相比有哪些优点？
通过硬件描述语言来实现一个处理器——编码过的IP核，开发者得到了一个最适合的解决方案，因为他们可以选择外设、性能、处理器核，并将这些组合成一个最适合他们需要的系统。硬核的实现是ASIC的基础，它没有这么高的灵活性；而且需要很长时间来配置，以至于不能从最新的工艺技术中获益。从另外一个方面来说，软核处理器可以即刻移植到最新工艺的FPGA中，例如基于90纳米工艺的Stratix II或Cyclone II系列器件中。而且，基于标准微处理器的方案还受到产品更新换代的困扰，反之，基于Nios II的方案则不会有这样的问题，因为它仅仅是一段可以重新构建的HDL代码。
Nios II的结构与第一代的Nios处理器有什么不同？
Nios II 处理器具有一个32位RISC指令集的结构，而第一代的Nios处理器只有16位的指令集结构。Nios II的效率和性能超越Nios处理器核达到了一个新的水平，因为它使用更少的FPGA的资源但是却提高到原来四倍的性能。Nios II处理器还简化了处理器的选择过程，因为它提供了一组事先针对成本（逻辑资源率用率）和性能而优化的约束方案。
Nios II处理器的市场定位是什么？
Nios II 系列处理器适合广范围的，需要一个通用的32位嵌入式处理器的应用之中。
Altera是否不再提供第一代Nios嵌入式处理器？
不，对于现在正在开发的和已经使用了第一代Nios处理器的用户，你可以选择升级到Nios II处理器内核或继续使用第一代的Nios处理器内核，对于选择继续使用第一代Nios处理器内核的用户，您可以放心，我们将继续提供支持和维护，并提供在Stratix II系列FPGA中对Nios的push-button的编辑支持。
器件支持和许可
哪些Altera FPGA系列支持Nios II处理器？
Nios II处理器完全支持Stratix、Stratix GX、Stratix II和Cyclone 系列FPGA。对于未来将要推出的FPGA系列，都将支持Nios II处理器，提供比以往更高水平的处理器性能。
Nios II处理器可以嵌入到HandCopy Stratix器件中吗？
是的。使用了Nios II处理器的系统完全支持HardCopy 的Stratix器件。
Nios II的许可模式是什么？
凡购买Nios II开发套件的用户都将获得一个永久、免费的许可(license)，通过Nios II系列嵌入式处理器及配套外设来开发系统。此免费许可仅限于使用Altera 的FPGA器件或HardCopy器件。
Altera是否提供基于Nios II处理器系统的ASIC移植方案？
是的。对于每一个具体的案例，我们都提供了移植到ASIC上的途径。客户可以联系我们的代表处以获得完整的许可信息。
系统设计及意义
Nios II系列嵌入式处理器的开发需要什么工具？
Nios II系列嵌入式处理器是以一套完整的系统交付给客户的。所有必须的工具包括配置、组建、开发和调试Nios II处理器系统的工具都包含在每一套Nios II开发套件之中。您可以在 Nios II硬件和软件开发工具网页 中找到更多的关于Altera提供的工具的信息。
在单个FPGA中是否可以嵌入多个Nios II处理器核？
Nios II嵌入式处理器完全支持多处理器的系统。在SOPC Builder工具中，系统工程师可以添加多个所需的Nios II处理器内核在其系统当中。SOPC Builder自动为每个集成在系统的内核产生必要的HDL设计文件。
什么是Avalon交换总线？
许多处理器系统使用总线拓扑结构使从设备组组件和主设备组件共享同一条总线。复用的总线上的主设备因为总线竞争的存在而经常处于等待状态，等待其他主设备完成对当前系统的占用。这种总线的结构要求设计工程师花费大量的时间来验证所有的外设的接口工作是否正常。Avalon交换式总线是一种定制的内部连线，它由SOPC Builder设计工具自动生成，它将系统中所有的主设备和从设备的端口连接在一起。因为它是一种交换式总线而不是一个系统总线，所以多个主设备的端口可以并发的操作总线，由此而提高了系统的性能。
Nios II结构
Nios II处理器核的基本结构是什么？
Nios II系列处理器提供了其他流行的32位处理器都具备的基本结构元素：
- 32位指令宽度
- 32位数据和地址总线
- 32个通用的寄存器
- 2个外部中断源
- 可配置的指令高速缓存（Nios II/f 和Nios II/s处理器核）
- 可配置的数据高速缓存（Nios II/f 处理器核）
- 通用的接口可以扩展最多256个定制指令
什么是定制指令？
定制指令是一个用户添加的硬件的功能块，用来扩展CPU的运算逻辑单元（ALU）。Nios II处理器完全支持用户自定义的指令，用户可以设计一个最适合他的系统的硬件，从而达到所需的性能。 用户可以为每个Nios II处理器核创建最多达256个定制的指令，与Nios II原有的指令相似，用户定制的指令逻辑可以从最多2个源寄存器中取得操作数，然后将结果返回到一个目的寄存器中去。
软件工具及中间件
开发工程师如何为Nios II创建软件？
Nios II软件开发工具自动生成一个定制的根据实际的硬件系统而裁减的C/C++运行时环境。Nios II集成开发环境(IDE)也通过提供一系列的软件模板来简化项目的开发，这些模板可以用做开发用户定制固件的“起始”文件。
哪些软件调试软件可以用于Nios II处理器的开发？
Altera通过Nios II IDE提供一个完整的软件调试环境，用户可以通过指令集仿真（ISS）的方式或直接在系统硬件（如开发板，已包含于Nios II开发套件中）上调试他的应用软件。Nios II处理器系统使用附加硬件调试模块的方式来直接进行硬件的调试。这个调试模块具备丰富的特性，可以提供包括运行控制、存储器检测和修改、硬件断点、数据触发和过程跟踪都可以在IDE中进行。
Nios II开发包中包含了哪些操作系统和中间件？
Nios II 开发套件包含了Micrium提供的MicroC/OS-II RTOS、Nucleus Plus RTOS、Accelerated Technologies, Inc. (ATI)提供的code|lab调试器，还有开放源代码的轻量级的IP TCP/IP栈。
MicroC/OS-II RTOS提供了完整的源代码，包括开发方许可，以及一个参数化的软件组件，在Nios II IDE中极易使用。这个组件使得软件工程师可以快速的为Nios II处理器系统创建一个可裁减的RTOS配置，Micrium直接提供了这个产品交付者的许可的生产许可。
Nios II开发套件包含了Nucleus Plus的RTOS和来自ATI的code|lab调试器。软件开发者可以在从ATI购买之前先行评估这些工具。
Nios II还包括了源代码开放的轻量级的IP协议栈和一个网站服务器的参考设计，它们都可以运行在Nios开发板上。
有哪些第三方的实时操作系统（RTOS）可以用于Nios II处理器？
第三方供应商支持第一代的Nios处理器，也支持Nios II系列嵌入式处理器。表1列出了Nios II处理器支持的第三方RTOS产品。
| 表1. 第三方提供的可支持Nios II处理器的 RTOS |
| 供应商 |
产品 |
| ATI/Mentor Graphics |
Nucleus Plus |
| Micrium Technologies |
MicroC/OS-II |
| KROS Technologies |
KROS |
| MiSPO |
NORTi |
| eSOL Co. Ltd. |
PrKERNEL |
| Open Source |
μClinux |
可用性
Nios II系列嵌入式处理器什么时候正式发布？
Nios II 开发套件于2004年5月开始供货。
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文档资料
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