NIOS and ARM,硬核還是軟核?


  核(CORE)是一個數字系統的核心,負責整個系統的內存調度,中斷管理,算術邏輯運算等,如同整個系統的大腦,是由物理電氣實現邏輯功能的關鍵。盡管復雜,但不可忽略的是,核同其他數字器件一樣,也是一個典型的邏輯器件(准確的說是時序邏輯),也由邏輯門、觸發器構成,那么也就可以由硬件描述語言來描述。

  既然核可以由HDL來描述,那么對於每一個特定功能和性能(即邏輯的時序和功能特定)的核而言,必有一組HDL描述等價於它,而具體的器件信號、封裝等,只不過是這組HDL依賴具體工藝的一種物理實現罷了。因此,我們應該認識到,所謂核,本質上是一種知識產權,是一種特定的可描述的邏輯結構。

  在SOPC的設計中涉及到軟核和硬核的概念,相對應的是NIOS和ARM兩條技術路線。從本質上來說,NIOS和ARM是一樣的,因為作為核,它們都是一套可描述的實現算術邏輯的方案。說到這里也就更容易理解為什么ARM公司是一家賣知識產權的公司,而不是生產芯片的公司了。但在普遍意義上,又總認為ARM是硬核而NIOS是軟核。這是因為我們在談到ARM這個詞時,往往指的不是那個做解決方案和知識產權的ARM,而是那些買了ARM知識產權並用自己的工藝生產出了特定封裝的芯片的ARM OEM(三星,TI,ST等),從這個意義上來說,ARM作為一種邏輯已被固化的集成電路,是一個硬核。而NIOS則自始至終以硬件描述語言的形式提供,這就像軟件向用戶提供了源代碼一樣,使得用戶可以自窺其內部的機理,可以按照自己的需求二次開發、個性定制,而不必像使用ARM芯片(正如商業非開源軟件)一樣,只能接受被OEM固化的定制,而無法在核的層面上進行二次開發和配置。因此相信你也感受到了NIOS的確很軟。

  軟核也好硬核也好,再加上外設控制模塊,這些都是數字電路,都可以用同一種元素和結構來描述,都遵循同樣的設計方法和標准,因此也便可以把它們都集成在一片FPGA上,這就是基於FPGA的SOC設計的原理,也正是因為這種一致性和集成化帶來的諸多優點,使得基於FPGA的SOC設計方法成為一種重要的SOC設計方法。


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