1 SOPC的嵌入式开发技能概述
这些年以来，计算机网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）进入了飞速开展时期，这种快速开展给人们带来了极大快捷，但而且也带来了数据信息在处理、存储、传输和使用时，简单被盗取和篡改等难题。现在的网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）数据安全处理，有多种办法可用于网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）安全协议处理，常用的大略分红ASIC（Application Specific Integrate
d Circuit）和可编程办法两类。ASIC办法是体系完全由硬件来完结，其特征是速度快，本钱高，纯软件办法功用低，存在必定的安全隐患，而且几乎没有灵敏性和可扩展性，必要很高本钱和较长的规划时刻；可编程办法首要有两种类型：NP（Network Processor）和FPGA（Field Programmable Gate Array），NP供给的是以处理器为中心的可编程身手，而FPGA供给的是以硬件为中心的可编程身手。NP办法使用RISC处理器结构进行网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）数据包处理。支撑这一办法的器材称为网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）处理器，而且是软件可编程的。NP包含多个优化的嵌入式RISC CPU，以供给可编程身手和用于通用数据包处理功用。其规划理念是使用硬件电路处理数据包的分类和修正，而使用RISC引擎进行上层处理。NP中的多处理器引擎装备成不相同的架构以优化要害的途径推迟，在装备每个RISC引擎时，使得专用的RISC引擎不可以再以高档言语编程，然后迫使用户使用微代码/汇编言语，而且削弱了供给灵敏性和时刻优势这一网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）处理器面临的底子根底，使用起来十分费事。关于SOPC（System On Programmable Chip）嵌入式开发技能的FPGA办法，具有高度并行逻辑结构的可编程器材，可供给由用户自定义的功用和灵敏性组合，对任何高速并行数据处理都十分志向。FPGA内部可以嵌入RISC软核，使用FPGA内部的硬件可编程特性，和很强的灵敏性和可扩展身手，大幅度地提高体系功用。因为FPGA没有内置的网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）处理功用，用户可通过在FPGA内增加网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）体系所要求的特性，使用硬件描绘言语（HDL）、常识（常识是人类出产和生活经验的总结）产权中心（IP）和C言语对其进行硬件编程。SOPC为网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）安全协议的完结供给了一个极灵敏的处理方案（进行作业的详细方案或对某一问题拟定的规划）。使用FPGA器材，可以在单片器材内集成规模广泛的硬和软IP核，此中的硬件和固件具有可晋级身手。SOPC的嵌可编程身手，缩短了体系开发时刻，使单个FPGA处理方案（进行作业的详细方案或对某一问题拟定的规划）更适用于规划需求，可以在整个开发周期中对体系进行优化，而且还为硬件和软件规划供给了灵敏、便利的办法，需求成为往后网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）数据处理技能开展的一个方向。
2 多处理器体系处理方案
在嵌入式体系中完结网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）协议、暗码算法处理的方案（进行作业的详细方案或对某一问题拟定的规划）首要有ASIC、NP、FPGA、纯软件办法等，其体系内部一般为有一个CPU，每一个时刻CPU只能履行一条指令。该体系内部已然可以选用并行技能，如指令流水线、多个ALU单元和专用的协处理器等，但这些并行技能只能提高次第程序的指令履行速度，它无法供给进程级、作业级的并行性。选用多处理器、多指令多数据流（MIMD）体系，可以供给高档并行性，它通过并行处理完结最大的功率与功用，高档并行不光可所以多个处理器而且操作，而且而且还可所以多个程序（进程）在同一时刻片内履行。在详细的完结上可所以多处理器，多计算机、也可以将多处理器体系作为多计算机体系中的结点，构成一种混合的多处理机。MIMD完结办法与从前的SISD（单指令流单数据流）完结办法比较，增加了单位时刻内的数据流，它通过卸载单个处理器使命的战略来提高体系全体功用，通过依据使命的分类来安排使命履行，将不相同类型的使命放在不相同的CPU中履行，使命间的和谐是通过同享存储器中的公共变量或Send/Receive操作原语来完结。该体系中给每个CPU分配了特定的使命，在这些使命中，大约会存在对特定I/O设备的拜访，下降CPU对每个外部设备的拜访要求。MIMD在硬件架构上更适于用多处理机完结，可以通过同享的存储器在不相同的CPU上完结不相同的专有使命，而且依据体系级使命进行分类，它供给了更高档别的并行性，将相关的使命放在同一CPU内履行，由各CPU之间并行地完结体系级使命，从必定程度上下降了进程间因相互搬迁而形成的通讯时刻，体系级的使命大约要求CPU可以拜访每个外部设备，要求相关使命在每个CPU履行的等效性，要求每个CPU有同等的硬件架构。完结使命的逻辑分组，更高效的发挥处理身手，可以以较低的时钟频率和功耗完结较高的功用。多处理机中同享的存储器通过ICN（互联网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图））被一切的CPU同享，其ICN的完结办法将决议多处理器的个数及体系功用，当选用总线办法时，其处理器的个数一般不超越4个，当选用交叉开关的办法时可扩展到####个。MIMD体系中多计算机架构为体系级并行供给了方案（进行作业的详细方案或对某一问题拟定的规划），而多处理机为使命级并行供给了方案（进行作业的详细方案或对某一问题拟定的规划），通过并行处理完结最大的功率与功用，并行不光指多个处理器而且操作，而且指多个程序（进程）在同一时刻片内履行。它灵敏的办法可以战胜SISD体系中CPU很多频频的数据操作所耗费很多CPU等待时刻，体系由多个SU（System Unit）单元构成，体系可以并行地处理N个体系级使命，SU供给体系级功用，首要完结网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）协议、暗码算法处理功用，由TU（Task Unit）使命单元供给比力单一的使命功用，如TU0完结网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）协议，TU1完结暗码算法。混合办法为体系并行性供给了更多的组合方案（进行作业的详细方案或对某一问题拟定的规划），整个体系可以集成更多的SU单元，SU单元又可以集成更多的TU单元，分层级连的办法扩容了体系的集成身手，极大地提高了体系的并行性。
3 关于NiosII的嵌入式网络
数据处理体系嵌入式体系中网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）安全完结的技能首要有关到主机安全技能、身份认证、拜访操控、安全传输协议、数据加密、防火墙、安全审计等技能，此中网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）数据传输是根底，数加密技能是中心。现在网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）安全协议的完结上大多选用了单处理器体系（无法供给进程级、作业级的并行性）、而且嵌入式体系中体系的时钟提高空间在时刻上日趋饱满，体系在软件上需求也越来越杂乱，使用需求也越来越多，关于单CPU的规划方案（进行作业的详细方案或对某一问题拟定的规划）无法习惯这样日益杂乱的必要。所以，引进多处理机成为一种必定。关于NiosII的可扩展多处理器方案（进行作业的详细方案或对某一问题拟定的规划），较好地处理了CPU之间信息高效交互、缓冲区一致性、使命区分、体系集成度等相关系列难题。NiosII是Nios的第二代产品，其速度更快、资源占用更少，仅保存了32位形式。NiosII是32位RISC嵌入式处理器，其功用可以超越200MIP，因为是软核处理器，具有较高的灵敏性，在嵌入式体系中，可以完结从硬件、软件、功用、编译环境等多个方面临处理器，网卡芯片的类型、完结办法等硬件全体架构进行规划。NiosII IDE（集成开发环境）是NiosII嵌入式体系的根本软件开发工具，一切的软件开发使命都需求在NiosII IDE下完结，包含修改、编译和调试程序。嵌入式体系的软件开发可分为使用程序开发和驱动程序开发两部分。NiosII IDE为用户供给了设备的驱动程序，这便是硬件笼统层（HAL）体系库，用户只需使用HAL供给的各种函数就可以编写使用程序，HAL体系库在NiosII IDE中创立一个新的工程时，由IDE智能化生成。NiosII IDE是和SOPC Builder严密相关的，假定硬件装备有了改变，HAL设备驱动装备也会主动随之改变，然后避免了因为底层硬件的改变而发生的编程过错。NiosII IDE也为用户主动创立和处理HAL体系库文件供给了极大的便利，用户不必创立或复制HAL文件，也不必修改HAL中的任何源代码。关于NiosII的嵌入式体系开发，必要使用Altera公司的SOPC开发环境，它首要由由三个部分组成组成：IP库（NiosII处理器，Avlon总线，外围设备接口等），SOPC Builde开发工具，IDE软件编译器。其开发整个进程首要有：首要确认体系的需求，如使用体系必要的计算机功用、带宽和吞吐量、接口类型和是否必要多线程的软件等。然后进行硬件规划，使用Altera供给的IP库，在SOPC Builde中增加必要的功用模块，生成一个NiosII体系模块，最终在Quartus中编译生成软件，完结软件规划。在NiosII IDE软件开发环境中，用户而且还可以依据必要编写自定义设备的操作流程、操作体系的移植、相应的使用代码等。
4 结束语与展望
笔者针对嵌入式体系对网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）数据传输、网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）安全协议完结方上，对SOPC技能进行了论述，提出了多处理器体系处理方案（进行作业的详细方案或对某一问题拟定的规划）和了关于NiosII的软、硬联合的双核的网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）数据处理处理方案（进行作业的详细方案或对某一问题拟定的规划）。这种关于SOPC技能、NIOS－II多处理机的网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）数据处理办法将成为往后网络（网络便是用物理链路将各个孤立的作业站或主机相连在一起，组成数据链路，然后到达资源同享和通讯的意图）数据处理技能开展的方向。
