嵌入式系统论文采用Nios定制指令的嵌入式系统优化设计摘要:Altera公司的Nios软核处理器以其低成本,设计灵活等特点,在嵌入式应用领域得到广泛的应用。采用Nios处理器的定制指令,可以把用户自定义的功能直接添加到NiosCPU的算术逻辑单元中,加快专项任务的执行,以达到优化目的。本文在阐述Nios定制指令设计的基础上,给出相应的设计例子说明。关键词:Nios软核定制指令嵌入式处理器MP3引言Nios处理器是Altera公司推出的一个32/16位精简指令信处理器软核。在Altera公司推出的软件SOPC中加载Nios核和相应的外围接口以及与定义相应的自定义指令,然后对设计进行综合,下载到FPGA中就可以方便地一个具有特定功能的嵌入式处理器。这种设计思路增加了系统设计的灵活性,加快系统运行速度,缩短产品研发和上市时间。由硬件实现复杂的算法通常比软件实现更高效。利用Altera的Niso嵌入式处理器的定制指令,可以把用户自定义的功能直接添加到NisoCPU的算术逻辑单元(ALU)中(见图1),来加快专项任务的执行,从而达到系统优化的目的。因此,设计者可以针对关键的内部循环和耗时算法,创建Nios嵌入式处理器的定制指令,把复杂的顺序指令简化为硬件实现的单指令,这样就能够大大提高系统性能。例如,NiosCPU执行浮点乘法运算要2800多个时钟周期;而浮点乘法的定制指令采用了浮点单元(FPU),执行只需19个时钟周期。1定制指令定制指令为Nios处理器的算术逻辑单元增加了定制逻辑,设计者通过定制指令,用快速高效的定制逻辑块替代复杂耗时的软件程序。在一个CPU中,可以运行多达五个组合或时序定制模块,还可以访问Nios系统模块外的存储器和/或逻辑。定制逻辑模块在两个寄存器Ra和Rb内容的基础上执行用户定义的操