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Altera NIOS II: uma breve introdução
Aluno: Antônio Pereira Disciplina: Arquiteturas Reconfiguráveis Professor: Ivan Saraiva
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Introdução Nios II Processor System: “Computer on a chip”
Características 32 registradores de 32 bits de propósito geral 32 fontes de interrupção Instruções dedicadas para cálculo de multiplicações de 32, 64 e 128 bits Acesso a periféricos internos e externos Módulo de debug Ambiente de desenvolvimento baseada no GNU C/C++ e no Eclipse IDE
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Introdução
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Mas porque reconfigurável?
Processador reconfigurável Características do sistema podem ser adicionadas ou removidas com objetivo de performance ou mesmo de custo Conjunto de periféricos e mapa de endereçamento flexíveis Instruções personalizadas Geração automatizada de sistemas (SOPC Builder)
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Arquitetura do processador
Registradores uso geral ULA Interface para instruções personalizadas Controlador de Exceção Controlador de Interrupção Barramento de instruções e de dados Memória cache de instruções e de dados Módulo de debug JTAG
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Arquitetura do processador
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Arquitetura do processador
Módulos do core do processador Implementação em hardware/software Registradores Supervisão e modos de permissão do usuário ULA Operações aritméticas, relacionais, lógicas e de deslocamento Instruções personalizadas Conexão com circuito externo que implemente a instrução
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Arquitetura do processador
Exceções e interrupções Um único endereço de exceção 32 interrupções externas habilitadas individualmente
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Organização da Memória e I/O
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Organização da Memória e I/O
Não há “limitação” quanto à existência de periféricos e memória, no que tange: Tipo Tamanho Conexões As limitações são relativas ao sistema a ser desenvolvido
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Organização da Memória e I/O
Cache Melhorar a média de tempo de acesso à dispositivos Gerenciamento por software, permitindo “bypassar” a cache
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Mapa de endereçamento Definidos no projeto
Podem definir endereços para Reset Tratamento de exceções Break handler
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Módulo JTAG Permite o teste de programas no chip, controlando remotamente a partir de um PC Facilidades: Carregamento de programas Início e fim de execução Uso de watchpoints e breakpoints Acesso à registradores e memória Coleta de dados em tempo-real
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Modos de operação Modo supervisório Modo de usuário Modo debug
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Tipos de exceção Interrupção por Hardware Trap (armadilha)
Instruções não implementadas Exceções aninhadas
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Modos de endereçamento suportados
Endereçamento dos registradores Relativo Imediato (constantes) Indireto Absoluto
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Conjunto de instruções
Formato I <B←OP(A,IMM16)> Formato R <C←OP,OPX(A,B)> Formato J <OP(IMMED26)>
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Suporte ao uso de periféricos
Controladores DMA, SDRAM JTAG UART UART Timers Avalon Bus
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Avalon Bus
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Ambiente de Desenvolvimento
NIOS II IDE Ferramentas (compilador - incluindo makefile, assember e linker) baseadas nos padrões GNU Simulador do conjunto de instruções Biblioteca para abstração de hardware (periféricos) Pilha TCP/IP e RTOS Exemplos de projeto
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