《NiosII体系结构》PPT课件

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1、第3章NiosII体系结构------《SOPC嵌入式系统基础教程》北京航空航天大学出版社出版周立功等编著本章的目的是让读者建立一个NiosII处理器的概念，了解一些NiosII处理器的工作细节，这对开发出高效率、健壮的程序是非常有好处的。体系结构（Architecture）主要用来描述面向程序员的CPU抽象，而不是其具体实现。本章先介绍NiosII处理器构架，接着介绍NiosII的寄存器文件(RegisterFile)，然后介绍NiosII的异常处理，最后介绍NiosII的储存器结构并分析三种NiosII处理器的性能特点。NiosII的指令集及如

2、何编写NiosII的汇编程序在第9章中介绍。主要内容第3章目录3.1NiosII处理器结构3.2NiosII的寄存器文件3.3算数逻辑单元(ALU)3.4复位信号3.5NiosII处理器运行模式3.6异常和中断控制器3.7NiosII的异常处理3.8存储器及I/O结构3.9存储器和外设访问3.10NiosII处理器性能第3章目录3.1NiosII处理器结构3.2NiosII的寄存器文件3.3算数逻辑单元(ALU)3.4复位信号3.5NiosII处理器运行模式3.6异常和中断控制器3.7NiosII的异常处理3.8存储器及I/O结构3.9存储器和外设

3、访问3.10NiosII处理器性能3.1NiosII处理器结构NiosII是一种软核(Soft-Core)处理器。所谓软核，是指未被固化在硅片上，使用时需要借助EDA软件对其进行配置并下载到可编程芯片(比如FPGA)中的IP核。软核最大的特点就是可由用户按需要进行配置。3.1NiosII处理器结构NiosII软核处理器简介NiosII处理器系列包括三种内核NiosII32位软核处理器NiosII/f(快速)NiosII/e(经济)NiosII/s(标准)性能最高，但占用的逻辑资源最多。占用的逻辑资源最少，但性能最低。平衡的性能和尺寸。NiosII/

4、s内核比第一代的NiosCPU更快，占用的资源更少。3.1NiosII处理器结构NiosII32位软核处理器NiosII处理器结构框图地址发生器&程序控制器异常控制器中断控制器通用寄存器组r0..r31控制寄存器组ctl0..ctl5指令Cache指令Cache算术逻辑单元（ALU）用户逻辑JTAG接口NiosII处理器核紧耦合指令存储器紧耦合指令存储器紧耦合数据存储器紧耦合数据存储器指令总线数据总线clockreset软件调试接口中断源[0..31]IO口cpu_resetrequestcpu_resettaken3.1NiosII处理器结构数据

5、处理主要由算术逻辑单元完成，在现有的NiosII内核中暂时没有协处理器。用户逻辑接口用来连接用户定制的逻辑电路与NiosII内核。NiosII处理器结构框图NiosII采用哈佛结构，数据总线和指令总线分开。为了调试方便，NiosII处理器集成了一个JTAG调试模块。地址发生器&程序控制器异常控制器中断控制器通用寄存器组r0..r31控制寄存器组ctl0..ctl5指令Cache指令Cache算术逻辑单元（ALU）用户逻辑JTAG接口NiosII处理器核紧耦合指令存储器紧耦合指令存储器紧耦合数据存储器紧耦合数据存储器指令总线数据总线clockrese

6、t软件调试接口中断源[0..31]IO口cpu_resetrequestcpu_resettaken3.1NiosII处理器结构为了提高系统的整体性能，NiosII内核不仅可以集成数据Cache和指令Cache，还带有紧耦合存储器TCM接口。TCM可以使NiosII处理器既能提高性能，又能获得可预测的实时响应。NiosII处理器结构框图地址发生器&程序控制器异常控制器中断控制器通用寄存器组r0..r31控制寄存器组ctl0..ctl5指令Cache指令Cache算术逻辑单元（ALU）用户逻辑JTAG接口NiosII处理器核紧耦合指令存储器紧耦合指令

7、存储器紧耦合数据存储器紧耦合数据存储器指令总线数据总线clockreset软件调试接口中断源[0..31]IO口cpu_resetrequestcpu_resettaken3.1NiosII处理器结构NiosII把外部硬件的中断事件交由中断控制器管理，内核异常事件交由异常控制器管理。NiosII的寄存器文件包括32个通用寄存器和6个控制寄存器，NiosII结构允许将来添加浮点寄存器，其具体细节在下节介绍NiosII处理器结构框图地址发生器&程序控制器异常控制器中断控制器通用寄存器组r0..r31控制寄存器组ctl0..ctl5指令Cache指令Ca

8、che算术逻辑单元（ALU）用户逻辑JTAG接口NiosII处理器核紧耦合指令存储器紧耦合指令存储器紧耦合数据存储器紧耦合