Nios® II Prozessoren
Der Nios® II Prozessor, der laut Gartner Research der vielseitigste Prozessor der Welt ist, ist der am häufigsten verwendete Soft-Prozessor in der FPGA-Industrie. Der Nios® II Prozessor bietet eine noch nie dagewesene Flexibilität für Ihre kostensensitiven, echtzeit- und sicherheitskritischen (DO-254) Anforderungen sowie für die Verarbeitung von Anwendungen. Der Nios® II Prozessor unterstützt alle Produktreihen von Intel® FPGAs und SoCs.
Nios® II/f
Schnell
Intel hat den „schnellsten” Prozessor Nios II/f speziell für hohe Leistung entwickelt.
Nios® II/e
Wirtschaft
Intel hat die „Economy"-Prozessor-Cores speziell für die Verwendung von möglichst wenig FPGA-Logik- und Speicherressourcen entwickelt.
What's New
Informieren Sie sich über die Neuerungen des Nios® II Prozessors und der Nios® II Embedded Design Suite (EDS).
Vorteile
Nios® II eingebettete Prozessoren bieten eine ideale eingebettete Lösung.
Flexibilität
Mit einer perfekten Abstimmung von CPUs, Peripheriegeräten, Speicherschnittstellen und kundenspezifischer Hardware-Peripherie auf die einzigartigen Anforderungen jedes neuen Designzyklus bieten Nios® II Prozessoren eine enorme Flexibilität, wo immer sie benötigt wird.
langem Lebenszyklus
NIOS® II Prozessoren können den Produktentwicklern dabei helfen, die Rendite eines Produkts zu maximieren, indem sie in jeder Phase des Produktlebenszyklus Vorteile bieten.
Kostengünstig
Der Nios® II Embedded Prozessor ermöglicht eine phänomenale Kostenflexibilität, die es Ihnen erlaubt, genau die Prozessoren, Peripheriegeräte, Speicher und Schnittstellen auszuwählen, die Sie für Ihre Anwendung benötigen, ohne für Funktionen zu bezahlen, die Sie nicht benötigen.
Starke Leistung
Nios® II Prozessoren geben Ihnen die ultimative Flexibilität, um genau die Leistung zu erzielen, die Sie für Ihr Embedded Design benötigen, ohne zu viel Geld für stromfressende Prozessoren mit hoher Taktfrequenz aus dem Handel auszugeben.
JTAG-Debug-Modul
Die Nios® II-Prozessorarchitektur unterstützt ein JTAG-Debug-Modul (Joint Test Action Group), das On-Chip-Emulationsfunktionen bietet, um den Prozessor von einem Host-PC aus fernzusteuern.
Hardwarebeschleunigung
Genau wie bei Hardware-Beschleunigern können Entwickler von NIOS® II Prozessoren mit Hilfe von benutzerdefinierten Befehlen die Systemleistung steigern, indem sie Teile des Software-Codes auf Hardware-Funktionen auslagern.
Nios® II Prozessor-Kerne
Nios® II Embedded-Prozessoren werden weltweit von mehr Entwicklern verwendet als jeder andere Softprozessor und sind nach wie vor der Standardprozessor für FPGA-Designs.
Funktionsmerkmale
Was macht den NIOS® II Prozessor zum vielseitigsten Prozessor der Welt?
Single-Cycle-Hardware
Multiplizieren und Barrel Shifter.
Benutzerdefinierte Anweisungen
Bis zu 256 benutzerdefinierte Befehle und unbegrenzte Hardware-Beschleuniger.
Externe Vektor-Interrupt-Steuerung
Erhalten Sie bis zu 32 Interrupts pro Steuerung.
Erweiterte Unterstützung für Ausnahmen
Getrennte Befehls- und Daten-Caches
Konfigurierbar von 512 Byte bis 64 KB.
Zugriff auf bis zu 4 GB externen Adressraum
Optionaler, eng gekoppelter Speicher für Befehle und Daten
Erzielen Sie maximale DMIPS
Bis zu sechsstufige Pipeline, um maximale DMIPS (Dhrystone 2.1 Benchmark) pro MHz zu erreichen.
Prozessor-Leistungsbenchmarks
DMIPS (Dhrystones 2.1 Benchmark) bei Fmax nach Gerät
| Endgeräte | Nios® II /e Wirtschaft |
Nios® II /f Schnell |
|---|---|---|
| Cyclone® IV GX DMIPS bei MHz (Dhrystones 2.1 Benchmark) |
30 bei |
190 bei 165 MHz |
| Cyclone V GX DMIPS bei MHz (Dhrystones 2.1 Benchmark) |
33 bei 220 MHz |
192 bei 170 MHz |
| Arria® V GX DMIPS bei MHz (Dhrystones 2.1 Benchmark) |
37.5 bei 250 MHz |
226 bei 200 MHz |
| Intel Arria I0 GX DMIPS bei MHz (Dhrystones 2.1 Benchmark) |
52,5 bei 350 MHz |
305 bei 270 MHz |
| Stratix® V (DMIPS bei MHz (Dhrystones 2.1 Benchmark) |
54 bei 420 MHz |
385 bei 350 MHz |
Anwendungsbereiche
Anwendung |
Nios II Prozessorkern |
Hersteller |
Beschreibung |
|---|---|---|---|
| Energie- und kostenbewusst | Nios II-Wirtschaftskern | Intel | Mit nur 600 Logik-Elementen ist der NIOS II Economy Prozessor-Kern ideal für Mikrocontroller-Anwendungen. Der Nios II Economy Prozessor, die Software-Tools und die Gerätetreiber werden kostenlos angeboten. |
| Echtzeit | Nios II schneller Kern | Intel | Absolute deterministische, jitterfreie Echtzeitleistung mit einzigartigen Optionen für Hardware-Echtzeitfunktionen
|
| Bearbeitung von Anträgen | Nios II schneller Kern | Intel | Durch eine einfache Konfigurationsoption kann der schnelle NIOS II Prozessor-Kern eine Memory Management Unit (MMU) verwenden, um ein eingebettetes Linux*-Betriebssystem auszuführen. Es gibt sowohl Open-Source- als auch kommerziell unterstützte Versionen von Linux für NIOS II-Prozessoren. |
Intel FPGA Embedded Alliance
| Anwendung | Nios II Prozessor-Kern | Hersteller | Beschreibung |
|---|---|---|---|
| Sicherheitskritisch | Nios II SC Kern | HCell | Zertifizierung Ihres Designs für die DO-254-Konformität durch Verwendung des sicherheitskritischen Nios II-Prozessorkerns zusammen mit den von HCell angebotenen DO-254-Konformitäts-Designservices. |
Lockstep Dualcore |
Lockstep-Lösung | Intel | Die Flexibilität des Nios II Prozessors und die Lockstep-Technologie von Intel ermöglichen die Bereitstellung von Systemen mit hohem Diagnosedeckungsgrad, Selbstüberprüfung und erweiterten Diagnosefunktionen in voller Übereinstimmung mit den Normen für funktionale Sicherheit IEC 61508 und ISO 26262. |
Cloud-Experten-Umfeld
Embedded IP Suite
Erste Schritte
Beginnen Sie noch heute Ihr Design mit dem Nios® II Prozessor, indem Sie eines der vielen verfügbaren Entwicklungskits erwerben.
Intel® FPGA Entwicklungstools:
- Alle neuen Kits enthalten vorgefertigte Designbeispiele für Nios® II Prozessoren mit dem Titel „Board Update Portal“
- Das Einstiegsdesign besteht aus Prozessor, Ethernet Media Access Control (MAC) mit HTML-Webserveranwendung.
Nios® II Prozessor Getting Started Resources (laden Sie ein Designbeispiel herunter, lesen Sie die Produktdokumentation oder nehmen Sie an einer Schulung teil, um den Einstieg zu finden):
- Nios® II Prozessor Dokumentation herunterladen
- Laden Sie die Nios® II EDS herunter (jetzt in der kostenlosen Intel® Quartus® Prime Lite Edition Software enthalten)
- Kaufen Sie ein Nios® II Prozessor Entwicklungskit
- Nehmen Sie an einer Schulung für NIOS® II Prozessoren teil
- Erste Schritte mit einem Designbeispiel für einen Nios® II Prozessor
- Besuchen Sie das Nios® II Prozessor Forum und tauschen Sie sich mit anderen Entwicklern von Nios® II Prozessoren aus
Um Designs mit dem Nios® II Prozessor auszuliefern, müssen Sie eine Lizenz für den Nios® II Prozessor erwerben.
Design-Tools
Die Nios® II Embedded Design Suite (EDS) ist ein umfassendes Entwicklungspaket für Nios® II Software-Design.
Dokumentation und Support
Hier finden Sie technische Dokumentation, Videos und Schulungskurse für Ihre Intel® Nios® II Prozessor-Designs.
Häufig gestellte Fragen
FAQs
Häufig gestellte Fragen
Die Nios II Prozessorreihe ist die zweite Generation von Alteras Soft-Embedded-Prozessor-Lösung. Die Nios II-Prozessorkerne sind 32-Bit-RISC-Prozessoren mit einer gemeinsamen Befehlssatzarchitektur, die für die Verwendung in allen gängigen FPGA-Produktreihen von Altera optimiert sind. Besuchen Sie die Nios II Prozessorseite für weitere Informationen.
Der Nios II Prozessor ist in drei verschiedenen Cores verfügbar, um Ihnen maximale Design-Flexibilität zu bieten und gleichzeitig ein Gleichgewicht zwischen den Anforderungen an die Systemleistung und der Nutzung von Logikelementen (LE) zu schaffen. Alle drei Kerne sind in den Nios II Entwicklungskits enthalten und werden vom SOPC Builder Design Tool unterstützt.
Die Nios II Prozessorreihe setzt sich aus diesen Kernen zusammen:
Nios II/f (schnell)-Höchste Leistung, moderate FPGA-Auslastung
Nios II/s (Standard)-Hohe Leistung, niedrige FPGA-Auslastung
Nios II/e (Economy) - bescheidene Leistung, niedrigste FPGA-Auslastung
Die Implementierung eines Prozessors in Form eines in der Hardware-Beschreibungssprache (HDL) kodierten IP-Kerns (Intellectual Property) bietet eine passgenaue Lösung, da Sie die für Ihre Systemanforderungen am besten geeignete Mischung aus Peripherie, Leistung und Prozessor wählen können. Hard-Macro-Implementierungen sind im Wesentlichen ASICs und haben nicht dieselbe Flexibilität; ihre Implementierung dauert so lange, dass man nicht von der neuesten Prozesstechnologie profitieren kann. Soft-Core-Prozessoren hingegen können sofort auf die neueste FPGA-Technologie wie die Stratix®- oder Cyclone-FPGA-Reihe migrieren. Darüber hinaus unterliegen mikroprozessorbasierte Standardlösungen dem Problem der Veralterung, während Nios II-basierte Lösungen der Veralterung widerstehen, da sie aus wiederverwendbarem HDL aufgebaut sind.
Der Nios II Prozessor hat eine 32-Bit-RISC-Befehlssatzarchitektur, während der Nios-Prozessor der ersten Generation eine 16-Bit-Befehlssatzarchitektur hat. Der Nios II Prozessor erreicht eine neue Effizienz- und Leistungsstufe gegenüber dem Nios-Prozessorkern, da er viel weniger FPGA-Ressourcen verbraucht und dennoch die Rechenleistung vervierfacht. Der Nios II Prozessor erleichtert auch die Auswahl des Prozessors, indem er eine Reihe von voroptimierten Kernen anbietet, die auf bestimmte Preis- (Logiknutzung) und Leistungseinschränkungen ausgerichtet sind.
Die Nios II Prozessorreihe kann in einem breiten Bereich von Anwendungen verwendet werden, die einen universell einsetzbaren, eingebetteten 32-Bit-Mikroprozessor erfordern.
Die Nios II Prozessoren werden von allen Altera SoC, FPGAs und HardCopy ASICs vollständig unterstützt.
Die Nios II Prozessor IP-Lizenz ist gebührenfrei und unbefristet, was bedeutet, dass der Benutzer den Nios II Prozessor IP-Kern für immer verwenden kann und die Anzahl der Nios II Prozessoren, die in einem bestimmten Design oder einem Projekt verwendet werden können, nicht begrenzt ist. Die Nios II Prozessor IP-Lizenz berechtigt den Benutzer zu einem Jahr Support durch Altera mySupport und zu Aktualisierungen der Funktionen. Um neue Funktionen und Altera mySupport-Unterstützung zu erhalten, müssen Benutzer ihre Nios II Prozessor IP-Lizenzen erneuern, wenn sie nicht innerhalb von zwei Freigaben der ACDS-Version aktuell sind.
Nein. Synopsys® bietet den Nios II DesignWare Kern an, eine ASIC-optimierte Version des Nios II Prozessors, die im Rahmen der DesignWare IP Suite für die ASIC-Migration verwendet werden kann. Wenden Sie sich für weitere Informationen direkt an Synopsys.
Die Nios II Embedded Design Suite (EDS) stellt eine komplette Entwicklungs-Tool-Suite sowohl für die Erstellung von Nios II Prozessor-basierten Mikrocontrollern als auch für die Programmierung der Nios II Prozessor-Zielsysteme dar.
Multiprozessorsysteme sind einer der Hauptvorteile der Nios II Embedded Prozessoren. Die Anzahl der Prozessorkerne ist nur durch die Ressourcen des FPGAs begrenzt.
Die Avalon®-Schnittstellenspezifikation wird verwendet, damit Master- und Slave-Komponenten miteinander kommunizieren können. Für niedrige Latenzzeiten, Punkt-zu-Punkt-Schnittstellen, spezifiziert Avalon eine einfache Avalon-Streaming-Schnittstelle (Avalon-ST). Für eine Schnittstelle, bei der der Master eines Prozessors mit einem peripheren Slave verbunden ist, spezifiziert Avalon eine Avalon Memory Mapped-Schnittstelle (Avalon-MM).
Die Systemverbindung ist eine Logik, die zur Verbindung von Master- und Slave-Komponenten verwendet wird. Bei dieser Logik kann es sich um eine Brücke, einen Multiplexer oder eine Arbitrierungssteuerung handeln. Mit Qsys wird automatisch die Logik für die Systemverbindung generiert und die Master- und Slave-Ports effizient miteinander verbunden, so dass mehrere Master-Ports gleichzeitig betrieben werden können, was die Systemleistung erheblich steigert.
Die Avalon-Systemverbindung ist eine kundenspezifische Verbindung, die automatisch von Qsys generiert wird.
Die Nios II Prozessorreihe bietet die grundlegenden architektonischen Elemente, die in den meisten modernen 32-Bit-Prozessoren zu finden sind, einschließlich:
32-Bit-Befehlsgröße
32-Zoll Daten- und Adresspfade
32 Mehrzweckregister
32 externe Quellen für Unterbrechungen
Konfigurierbarer Befehls-Cache
Konfigurierbarer Daten-Cache
Gemeinsame Schnittstelle für bis zu 256 benutzerdefinierte Anweisungen
Gemeinsame Schnittstelle für die Integration von kundenspezifischen Peripheriegeräten
Kundenspezifische Anweisungen sind vom Benutzer hinzugefügte Hardwareblöcke, die die arithmetische Logikeinheit (ALU) einer CPU erweitern. Nios II Prozessoren erlauben die Verwendung von benutzerdefinierten Befehlen, so dass Sie Ihre Systemhardware genau auf Ihre Leistungsziele abstimmen können. Sie können bis zu 256 benutzerdefinierte Befehle pro im System verwendetem Nios II Prozessor-Kern erstellen. Analog zu den nativen Nios II-Befehlen kann die benutzerdefinierte Befehlslogik Werte aus bis zu zwei Quellregistern übernehmen und optional ein Ergebnis in ein Zielregister zurückschreiben.
Das Software-Entwicklungstool für den Nios II Prozessor generiert automatisch eine auf die Systemhardware zugeschnittene C/C++-Laufzeitumgebung. Die Nios II Embedded Design Suite vereinfacht auch die Einrichtung von Projekten, indem sie verschiedene Software-Vorlagen bereitstellt, die als „Starter“-Dateien für die Entwicklung kundenspezifischer Firmware-Lösungen verwendet werden können.
Altera stellt mit dem Nios II EDS eine komplette Software-Debugging-Lösung zur Verfügung, die das Debugging über einen Instruction Set Simulator (ISS) oder direkt auf der Systemhardware ermöglicht. Das direkte Debugging eines Nios II Prozessorsystems in Hardware wird durch ein hardware-unterstütztes Debug-Modul ermöglicht. Das Debug-Modul bietet eine Fülle von Funktionen und ermöglicht Laufkontrolle, Speicheruntersuchung und -modifikation, Hardware-Breakpoints, Daten-Trigger und Prozessor-Trace unter IDE-Kontrolle.
Zahlreiche führende Anbieter von Embedded-Software-Tools bieten Unterstützung für die Produktreihe der Nios II Prozessoren und stellen Betriebssysteme, Middleware, Software-Bibliotheken, IDEs, Debugger, Co-Verifikations-Tools und vieles mehr zur Verfügung. Sehen Sie sich die vollständige Liste der aktuellen Anbieter von Embedded Tools an.
Weitere Ressourcen
Entdecken Sie weitere Inhalte im Zusammenhang mit Intel® FPGA-Komponenten wie Entwicklungsboards, geistiges Eigentum und mehr.
Support-Ressourcen
Ressourcen-Center für Schulung, Dokumentation, Downloads, Tools und Support-Optionen.
Entwicklungs-Mainboards
Nutzen Sie jetzt unser FPGA und beschleunigen Sie Ihre Markteinführung mit Hardware und Designs, die von Intel validiert wurden.
Geistiges Eigentum
Verkürzen Sie Ihren Design-Zyklus mit einem breiten Portfolio an IP-Kernen und Referenzdesigns, die von Intel validiert wurden.
FPGA-Design-Software
Entdecken Sie die Quartus Prime Software und unsere Suite an produktivitätssteigernden Tools, damit Sie Ihre Hardware- und Software-Designs schnell abschließen können.
Vertrieb kontaktieren
Kontaktieren Sie den Vertrieb, wenn Sie Anforderungen an die Entwicklung und Beschleunigung von Intel® FPGA-Produkten haben.
Bezugsquellen
Wenden Sie sich noch heute an einen Autorisierten Intel® Distributor.