アルテラのアルテラのソフトコア・ソフトコア・プロセッサ
Nios II の紹介
2007年 4月 17日

日本アルテラ株式会社
マーケティング部 ディレクター 堀内伸郎

© 2007 Altera Corporation

32 ビット RISC プロセッサ・コア−

性能重視 (Nios II / f)−

性能 ・コストのバランス （Nios II / s)−

サイズ（コスト）重視 (Nios II / e）−

256 個までのカスタム命令

デバッグ

オン・オン・チップ
ROM

柔軟なシステム生成ツール−

豊富な IP ライブラリ−

内部接続を自動生成−

ユーザ・ロジックの統合

オン・オン・チップ
RAM

ソフトウェア開発環境−

Nios IICPU

キャッシュ



Nios II IDE

Nios II

システム
システム・・インタコネクト
インタコネクト・・ファブリック

Nios® II エンベデッド・
エンベデッド・プロセッサのプロセッサの概要
UART
GPIO
タイマ
SPI
SDRAM
コントローラGPIO : General Purpose I/O
SPI : Serial Peripheral Interface

ロイヤリティ不要、永久ライセンス−ユーザのユーザのアルテラの Stratix® FPGA シリーズ、 ロジック
Cyclone® FPGA シリーズ、および HardCopy® シリーズをサポート© 2007 Altera Corporation
Altera, Stratix, Cyclone, MAX, HardCopy, Nios, Quartus, and MegaCore are trademarks of Altera Corporation
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ユーザ設計部分
ユーザ設計部分

Nios II の開発環境
 アルテラ Nios II 開発キット：累計20,000セット出荷済み− Nios II プロセッサ・コア, 周辺機能 IP & 永久ライセンス− Nios II Embedded Design Suite （EDS）
 Nios II IDE、TCP / IPスタック− 開発ソフトウェア・ツール
 Quartus® II & SOPC Builder− FPGA 搭載済み開発ボード− ダウンロード / デバッグ・ ケーブル
− リファレンス・デザイン

 パートナーによるサポート

Edge Tools© 2007 Altera Corporation
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3axLinuxソフトコア Nios II の利点
低コストなコストな組込み組込みソリューション

低コストなコストな FPGAによるカスタム・カスタム・マイコン

高性能 SOPC

高速なな FPGAと高速
複数個
複数個のプロセッサ

Cyclone® III & Nios II/eStratix® III & Nios II/f
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ソフトコア・ソフトコア・プロセッサ Nios II の利点

フレキシブルなフレキシブルな機能セット
機能セットの実現
セット−

規格の変更に迅速に適応−

開発終了間近でも機能追加・変更が可能になり、新しい市場ニーズに対応−

カスタム・ハードウェアの追加により、競争力の強化が可能

システム性能システム性能の増強
性能−

ソフトウェアと同様に、容易にハードウェアによるシステム・アップデート−

競合への対応、顧客・市場要求の変化への対応、規格の拡張・進化への対応

開発期間の短縮
開発期間−

IP （設計資産）の再利用による迅速な開発−

システムレベル設計･統合ツール、デバック環境による期間短縮

設計資産と製品のライフサイク
ライフサイクルを拡大
ライフサイク
−設計資産として保有、FPGAの変更によるアップグレード−

外部デバイスの変更にも容易に対応−

大量生産に対する HardCopy （ASIC） への移行

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Nios II 採用例 ： 通信市場

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Nios II 採用例 ： 民生＆民生＆産業機器© 2007 Altera Corporation
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Nios II の活用例（活用例（1）：）： カスタム・カスタム・マイクロコントローラ
Nios II プロセッサ
プロセッサ使用前
使用前
USB
USB
CPU
CPU

SDRAM
SDRAM

VGA
VGA
コントローラコントローラ10/10010/100
イーサネットイーサネットMAC
MAC
1010 個個のの UARTUARTCPU 外部
外部にに複数複数の個別デバイスデバイスをを使用の個別デバイス「供給中止供給中止」」 の危険
危険がが大きい© 2007 Altera Corporation
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カスタム・カスタム・マイクロコントローラ
Nios II プロセッサ
プロセッサ使用後
使用後

Nios II
CPU

UART
UART
UART
UART
UART

SDRAM

UART
UART
UART
UART
UART

SDRAM
コントローラAvalon インタコネクト
インタコネクト・・ファブリック

ホスト PCJTAG

Altera® FPGA
VGA
コントローラUSB
コントローラCustomLogic

10/100
イーサネット
MAC

Systemソリューションによる
System-onon-a-Programmablerogrammable-Chip ソリューションによるアーキテクチャは供給中止」」 にならない
アーキテクチャは 「供給中止© 2007 Altera Corporation
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9Nios II の活用例（）： 既存 CPUののオフロード活用例（2）：Nios II プロセッサ
プロセッサ使用前
使用前

PowerPC
PowerPC

ユーザ・
ユーザ
ユーザ・
ユーザ・・
デザイン
デザイン

I/O
I/OI/O
I/O
I/O
I/O

FPGA

CPU 性能性能が処理によりにより制限制限される
が I/O 処理により制限される© 2007 Altera Corporation
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既存 CPU のオフロード
Nios II プロセッサ
プロセッサ使用後
使用後

PowerPC
PowerPC

I/O
I/O
I/O

CPU 性能の性能の 向上

FPGA
ユーザ・
ユーザ
ユーザ・
ユーザ・・
デザイン
デザイン
Nios
Nios IIII© 2007 Altera Corporation
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I/O
I/O
I/O

既存 CPU のオフロード
Nios II プロセッサ
プロセッサ使用後拡張））
使用後 （拡張PowerPC
PowerPCI/O
I/O
I/O

CPU 性能の性能の 向上

Nios
Nios IIII

I/O
I/O
I/O

Nios
Nios IIII

I/O
I/O
I/O

ユーザ・
ユーザ
ユーザ・
ユーザ・・
デザイン
デザイン

単体の場合よりもメイン CPU 単体の場合よりも非常にに大きな I/O バンド
バンド幅
非常
幅のキャパシティ© 2007 Altera Corporation
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12Nios II の活用例（活用例（3）：）： I/O プロセッシングのプロセッシングの分散処理
MAC

DMA

APEX 20K

Nios

MAC

パケット
バッファ

DMA

パケット
バッファ

Nios

MAC

DMA

アルテラ
FPGA

ユーザ・
ユーザ・
ロジック
パケット
バッファ

Nios

MAC

DMA

パケット
バッファ

Nios II

Nios

スケーラブルななカスタム I/O ストリーミング
ストリーミングの処理をを拡張
スケーラブルの処理© 2007 Altera Corporation
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プロセッサ・プロセッサ・システムのシステムの性能対策
FPGA

CPU
CPU
カスタム
カスタム
命令
命令

ハードウェア・アクセラレータ
FPGA

マルチ･プロセッサ・システム
FPGA CPU
CPU

CPU
CPU

ハードウェア・ハードウェア・アクセラレータ
アクセラレータ

外部の外部のCPU
CPU かか
DSP
DSP

ハードウェア・ハードウェア・アクセラレータ
アクセラレータ 個々の CPU 性能を向上させる
 （アプリケーションに特化した命令を追加）

 データ・トランスフォームのアルゴリズムを加速化（アプリケーションに特化したハードウェアを追加）

 Nios II のカスタム・イン  Nios II の C-to-H コンパイラが ソフトウェア性能のストラクション機能でサポート
ボトルネック部分をアクセラレーション（メイン・ルーチンのコードは同一のまま）

インタフェース
インタフェースカスタム命令

CPUCPUCPUCPU
CPUCPU プロセッサの追加（内部、および / または外部） 課題：
課題： マルチコア対応
マルチコア対応OS

TOPPERS-Pro マルチ/FDMPマルチ© 2007 Altera Corporation
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Nios II と TOPPERS-Proマルチ
マルチ/FDMPマルチ
Nios II エンベデッド・プロセッサによる利点−−−−



マルチ・コアのシステムによる利点
−
−−−−



カスタムな機能セット
スケーラブルなパフォーマンス
システム・コストの低減
製品寿命の拡大、供給中止の危険を排除

柔軟性の高い機能
機能分散による高い性能低い動作クロック、低い消費電力
開発工数の分散、開発期間の短縮
各ソフトウェア・コードの短小化、バグの削減

TOPPERS-Proマルチ/FDMP の利点− マルチ・コアのシステム、ソフトウェアの高い性能と開発効率を実現− 商用化によるサポートの充実、製品への採用を促進© 2007 Altera Corporation
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