第1节 电子系统设计的发展趋势
电子工程的发展现状及未来展望
电子工程的发展现状及未来展望我国电子工程领域自20世纪50年代末开始发展起来，经过了几十年的发展，取得了很大的成就。
如今，电子工程已经成为了国家高新技术产业的重要支柱之一，涉及到了通信、计算机、自动化、电子设备等多个领域，为国民经济和社会的发展发挥着重要作用。
电子工程在不断发展变化中，不断涌现着各种新技术、新产品，未来展望也是令人振奋的。
一、发展现状1. 通信领域：随着5G技术的逐渐普及，通信领域正处于快速发展期。
5G技术的引入将使得通信网络具备了更高的带宽和更低的延迟，这将极大地推动了工业互联网、物联网、智能制造等领域的发展。
2. 计算机领域：人工智能、大数据、云计算等新技术的不断涌现，正推动着计算机领域的快速发展。
各种新型算法和新型芯片的应用，使得计算机在人脸识别、自然语言处理、无人驾驶等领域都取得了巨大的进展。
3. 自动化领域：随着工业机器人、智能制造技术的不断成熟，自动化领域也迎来了快速发展期。
传感器、执行器、控制系统等设备的不断完善和升级，使得生产制造过程更加智能化、高效化。
4. 电子设备领域：移动智能终端、消费电子产品等领域的不断创新，使得电子设备的功能越来越强大，性能越来越高。
手机、平板、耳机、智能家居产品等已经成为了人们日常生活中必不可少的一部分。
以上只是电子工程发展现状的一部分，随着科技的不断进步，电子工程领域也在不断向前发展。
二、未来展望1. 5G技术的普及应用：随着5G技术的普及和应用，将使得人们的生活更加方便快捷。
远程医疗、智能交通、智慧城市等应用将大幅提高人们的生活质量。
2. 人工智能的发展：人工智能技术的不断成熟，将在医疗、教育、娱乐等领域发挥更大的作用。
智能机器人、智能家居等产品也将逐渐普及，为人们的生活带来更多的便利。
3. 物联网的发展：物联网技术的不断应用，将使得各种设备之间的互联互通更加紧密，为生产、生活带来更多的便利。
工业互联网的应用也将使得工业制造更加智能化、高效化。
第章sopc技术概述
Nios II /f (快速)
Nios II /s (标准) Nios II /e (经济)
针对最佳性能优化 平衡性能和尺寸 针对逻辑资源占用优化
6级 1 周期 动态 可设置 可设置
5级 3 周期 静态 可设置 无
无 软件仿真实现 无 无 无
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1.3 Nios II软核简介
❖ 外设的可定制性
Altera公司NIOS和NIOS II Xilinx的MicroBlaze
1.3 Nios II软核简介
❖ Nios II是Altera公司2004年6月推出的第二代软核处理器。 ❖ 相对于Nios，Nios II 性能更高，占用FPGA的资源更少，
而与之配套的开发环境更先进，有更多的资源可供用户使用。 ❖ Nios II系列32位RISC嵌入式处理器具有超过200 DMIP的性
1.2 基本概念
❖ 软核
IP软核通常是用HDL文本形式提交给用户，它经过 RTL级设计优化和功能验证，但其中不含有任何具 体的物理信息。据此，用户可以综合出正确的门电 路级设计网表，并可以进行后续的结构设计，具有 很大的灵活性，借助于EDA综合工具可以很容易地 与其他外部逻辑电路合成一体，根据各种不同半导 体工艺，设计成具有不同性能的器件。软IP内核也 称为虚拟组件（VC-Virtual Component）。
1.3 Nios II软核简介
定时器/计数器 用户逻辑接口 外部SRAM接口
SDR SDRAM
PCI DDR2 SDRAM
SHA-1
外部三态桥接 EPCS串行闪存控制 器
JTAG UARTC S8900 10Base-T接口
片内ROM
直接存储器通道 (DMA)
电子工程专业的趋势与前景
电子工程专业的趋势与前景在当今科技飞速发展的时代，电子工程专业作为一门关键的学科领域，正经历着深刻的变革，并展现出广阔的发展前景。
电子工程涵盖了从电路设计、系统集成到通信技术、半导体研究等众多领域，其应用范围广泛，对社会的进步和经济的发展起着至关重要的作用。
电子工程专业的发展趋势之一是集成化与微型化。
随着芯片制造技术的不断进步，电子元件的尺寸越来越小，功能却越来越强大。
集成电路的发展使得一个小小的芯片能够集成数十亿个晶体管，从而实现了高性能的计算和复杂的功能。
这种集成化和微型化的趋势不仅在计算机领域表现突出，在智能手机、可穿戴设备等消费电子产品中也得到了广泛应用。
例如，智能手机中的处理器芯片，其性能的不断提升正是得益于集成电路的微型化和集成度的提高。
另一个重要趋势是智能化与自动化。
人工智能技术的兴起为电子工程带来了新的机遇和挑战。
电子设备和系统越来越具备智能感知、学习和决策的能力。
从智能家居中的自动化控制系统，到工业生产中的智能机器人，电子工程与人工智能的融合使得设备能够更加自主地运行，提高了生产效率和生活的便利性。
例如，自动驾驶汽车就是电子工程与人工智能相结合的典型应用，通过传感器、摄像头和高性能的计算设备，汽车能够实现环境感知、路径规划和自主驾驶。
绿色能源与电子工程的结合也是未来的一大趋势。
随着全球对环境保护和可持续发展的重视，电子工程在新能源领域的应用日益广泛。
太阳能光伏发电、风力发电等可再生能源的转换和存储，都离不开电子工程技术的支持。
高效的功率转换电路、智能的能源管理系统以及高性能的电池技术，是实现绿色能源大规模应用的关键。
此外，电子工程在能源节约方面也发挥着重要作用，例如高效的照明系统、智能电网等，有助于降低能源消耗，减少对传统能源的依赖。
通信技术的持续革新也是电子工程专业的重要发展方向。
从 5G 通信的普及到未来 6G 技术的研发，通信速度和容量不断提升，为物联网、虚拟现实、远程医疗等新兴应用提供了坚实的基础。
EDA 技术实用教程 第1章 概述
1.1 EDA技术及其发展 技术及其发展
EDA (Electronic Design Automation) 利用EDA技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点： ① 用软件的方式设计硬件；② 用软件方式设计的系统到硬件 系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③ 设计过程中可 用有关软件进行各种仿真；④ 系统可现场编程，在线升级；⑤ 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。 因此，EDA技术是现代电子设计的发展趋势。
图1-1 EDA技术实现目标 技术实现目标
ASIC:
Application-Specific Integrated Circuits
ASIC的含义：指应特定用户要求或特定 的含义： 的含义 应用需要而设计制造的集成电路。 应用需要而设计制造的集成电路。 ASIC的概念早在上个世纪 年代就有人 的概念早在上个世纪60年代就有人 的概念早在上个世纪 提出，但其真正发展是在进入20世纪 世纪80 提出，但其真正发展是在进入 世纪 年代以后 以后。 年代以后
1.2 EDA技术实现目标 技术实现目标
半定制或全定制ASIC 2. 半定制或全定制ASIC 基于EDA技术的半定制或全定制ASIC，根据它们的实 现工艺，可统称为掩模ASIC 。可编程ASIC 与掩模ASIC相 ASIC ASIC ASIC 比，不同之处就在于它具有面向用户的灵活多样的可编程性。
1.1 EDA技术及其发展 技术及其发展
EDA技术发展的三个阶段 技术发展的三个阶段
20世纪 年代 世纪70年代 世纪
MOS工艺 CAD概念 工艺 概念
20世纪70年代，MOS工艺在集成电路制作方面得到广 泛应用，可编程逻辑技术及器件已经出现。计算机在科研领 域的广泛应用，促使了CAD技术的出现。 CAD即计算机辅 助设计(Computer Assist Design)。在这一阶段，人们开始利 用计算机取代手工劳动，辅助进行集成电路版图设计，PCB 布局布线等工作。
未来电子工程的发展趋势与前景展望
未来电子工程的发展趋势与前景展望在当今科技飞速发展的时代，电子工程作为一门关键的学科领域，正经历着前所未有的变革和创新。
它不仅深刻影响着我们的日常生活，还在工业、医疗、通信、军事等众多领域发挥着至关重要的作用。
那么，未来电子工程将走向何方？又有着怎样令人期待的前景呢？首先，集成化和微型化将成为未来电子工程发展的重要趋势之一。
随着芯片制造技术的不断进步，电子元件的尺寸越来越小，性能却越来越强大。
从过去的大型电子设备到如今可以轻松握在手中的智能手机，再到未来可能嵌入人体的微型医疗设备，集成化和微型化的发展趋势使得电子工程能够在更小的空间内实现更复杂的功能。
这不仅为产品的便携性和智能化提供了可能，也为新的应用场景开辟了道路。
例如，微型传感器可以实时监测环境参数，为智能家居和智能城市提供精准的数据支持；微型医疗设备可以直接在体内进行疾病诊断和治疗，大大提高医疗效率和效果。
其次，智能化和自动化也是电子工程发展的必然方向。
随着人工智能技术的不断成熟，电子设备将具备更强大的智能处理能力。
例如，智能家居系统能够根据用户的习惯和需求自动调节室内环境，智能交通系统能够实现车辆的自动驾驶和交通流量的智能调控。
在工业生产中，自动化生产线将更加智能和高效，能够实现自我监测、故障诊断和自我修复，极大地提高生产效率和产品质量。
此外，智能化的电子设备还将更好地理解和响应人类的语言和情感，为人们提供更加个性化和贴心的服务。
再者，绿色环保将成为未来电子工程发展的重要考量因素。
随着全球对环境保护的重视程度不断提高，电子工程领域也在积极寻求更加节能、环保的解决方案。
在电子设备的设计和制造过程中，将更加注重材料的可回收性和低能耗特性。
例如，研发高效节能的芯片和电源管理技术，降低电子设备的能耗；采用环保材料制造电子元件，减少对环境的污染。
同时，废旧电子设备的回收和再利用也将成为一个重要的产业，通过有效的回收处理，不仅可以减少电子垃圾对环境的危害，还能实现资源的再利用。
Verilog HDL数字设计教程(贺敬凯)第1章
路网表。
第1章 Verilog HDL数字设计综述
波形图输入方法则是将待设计的电路看成是一个黑盒子，
只需告诉EDA工具该黑盒子电路的输入和输出时序波形图，
EDA工具就可以完成黑盒子电路的设计。 原理图输入方法是一种类似于传统电子设计方法的原理 图编辑输入方式，即在EDA软件的图形编辑界面上绘制能完 成特定功能的电路原理图。原理图由逻辑器件(符号)和连接
理图和信号的连接表，如果是一个大的系统，将是一大摞图
纸，以后系统若出现问题，查找、修改起来都很麻烦。
第1章 Verilog HDL数字设计综述
上述过程是从底层开始，或在已有的功能模块的基础上 来搭建高层次的模块直至整个系统的。因此这种传统的电子 系统的设计过程是一种自底向上(Bottom-Up)的设计，设计 过程必须从存在的基本单元模块出发，基本单元模块必须是 已经设计成熟的标准单元模块或其他项目已开发好的单元模 块。
第1章 Verilog HDL数字设计综述
本书所有设计最终的实现目标主要定位于FPGA，因此下
面重点介绍FPGA的开发流程。FPGA的EDA开发流程如图1-3
所示。
第1章 Verilog HDL数字设计综述
图1-3 FPGA的EDA开发流程
第1章 Verilog HDL数字设计综述
从图1-3可以看出，FPGA的开发流程与图1-2所示的用 EDA工具设计数字系统的流程基本相同，都需要设计输入、 功能仿真、逻辑综合、布局布线(适配)、时序仿真、物理实 现等几个步骤。下面将分别介绍主要设计模块的功能特点。
第1章 Verilog HDL数字设计综述
1. 设计输入 在EDA软件平台上开发FPGA/CPLD时，首先要将电路系 统以一定的表达方式输入计算机。通常，EDA工具的设计输 入可分为以下两种类型：
电路设计的创新与发展趋势
电路设计的创新与发展趋势电路设计是电子工程的重要组成部分，随着科技的不断进步和应用场景的不断拓展，电路设计也在不断创新和发展。
本文将从几个方面探讨电路设计的创新与发展趋势。
一、物联网与智能化驱动电路设计创新物联网是近年来发展迅猛的领域之一，它将各种传感器、设备和系统连接起来，实现智能化的信息分享和交互。
在物联网的背景下，电路设计面临着更高的要求，需要更小、更省电、更智能的电路方案。
为了实现这些目标，电路设计师倾向于采用微型化元件和集成电路，通过优化电路结构和算法来降低功耗。
此外，智能化的电路设计也注重于提高电路的可编程性和可扩展性，以适应不同的应用场景。
二、可穿戴设备与灵活电路的兴起随着可穿戴设备的普及，灵活电路的需求也日益增加。
传统的刚性电路板难以适应可穿戴设备的曲线设计和灵活性要求，因此，设计师开始倾向于采用柔性电路板和薄膜电路来实现电路的弯曲和拉伸。
这种灵活电路的兴起使得可穿戴设备变得更加轻薄、柔软，为用户带来更好的舒适度和便携性。
未来，随着对可穿戴设备功能和性能的不断提升，灵活电路的创新将是一个重要的发展趋势。
三、高速传输与大数据处理的需求提升电路设计水平随着互联网的普及和信息技术的迅猛发展，高速传输和大数据处理的需求日益增加。
在这个背景下，电路设计需要更高的性能和更低的功耗。
为了满足这些需求，集成电路的设计尤为重要。
集成电路将多个功能模块集成到一个芯片中，减少电路的复杂度和功耗，并提供更高的传输速率和处理能力。
此外，高速传输和大数据处理还需要优化信号传输和电磁兼容性，以确保数据的可靠性和安全性。
四、绿色环保与可持续发展促进电路设计创新在如今注重绿色环保和可持续发展的社会背景下，电路设计也逐渐向着绿色环保方向发展。
设计师致力于开发低功耗、低辐射、可回收利用的电路方案。
例如，采用能源收集技术和能源管理技术，将太阳能、热能等可再生能源转化为电力供给电路；同时，通过改进材料和工艺，减少对环境的负面影响。
电子系统设计导论
通过增加备份组件和系 统，提高系统的稳定性 和可靠性。
容错技术
采用容错算法和检测技 术，及时发现和纠正系 统中的错误。
热设计
合理设计散热系统，确 保系统在正常温度范围 内工作。
系统功耗问题
低功耗设计
选用低功耗元件和芯片，优化电路设计，降低系统功 耗。
电源管理
采用适当的电源管理策略，如动态电压调整和休眠模 式，减少不必要的功耗。
案例一：数字音频处理器的设计
设计目标
设计一款高效、低失真的数字音频处理器，用于音频信号 的压缩、均衡和动态处理。
关键技术
数字信号处理算法、音频编解码技术、可编程逻辑门阵列 （FPGA）实现。
系统架构
采用FPGA作为核心处理单元，通过数字信号处理器（DSP） 算法实现音频信号的处理，并采用高速串行接口与外部存储 器和通信接口进行数据传输。
PCB布局与布线
根据原理图，合理安排元器件在PCB板上的位置，并进行电路布 线。
元器件选择与采购
元器件选型
根据电路设计和性能要求，选择合适 的元器件型号和规格。
采购与库存管理
根据元器件清单进行采购，确保元器 件的质量和交货期；建立库存管理制 度，确保元器件的及时供应和有效利 用。
电路板设计与制作
1
嵌入式系统设计技术是电子系统设计中不可或缺 的一部分，它涉及嵌入式系统的设计和实现。
2
嵌入式系统设计技术主要通过微控制器、可编程 逻辑器件等硬件实现，能够实现控制、监测、数 据处理等功能。
3
嵌入式系统设计技术的应用范围广泛，包括智能 家居、工业控制、医疗电子等领域。
集成电路设计技术
集成电路设计技术是电子系统设计中不可或缺的一部分，它涉及集成电路 的设计和实现。
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(1) 电子系统设计的发展主要受以下两个技术的推动：微电子技术——使得硅片单位面积上集成的晶体管数目越来越多。
计算机技术——软硬件技术的发展推动EDA技术的发展。
(2) 集成电路设计都是从器件的物理版图设计入手EDA技术发展的推动(3) 出现集成电路单元库，集成电路设计进入逻辑级，极大地推动IC产业的发展。
电子系统是IC之间通过PCB板等技术进行互联来构成的。
PCB板上IC芯片之间连线的延时、PCB板的可靠性、PCB板的尺寸等因素，会对系统的整体性能造成很大的限制。
由IC互联构成的嵌入式系统设计(4) IC互联构成的系统 (设计和工艺EDA技术 )SOC——片上系统SOC是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。
SOC从系统的整体角度出发，以IP (Intellectual property)核为基础，以硬件描述语言作为系统功能和结构的描述手段，借助于以计算机为平台的EDA工具进行开发。
由于SOC设计能够综合、全盘考虑整个系统的情况，因而可以实现更高的系统性能。
SOC的出现是电子系统设计领域内的一场革命，其影响将是深远和广泛的。
由SOC构成嵌入式系统设计:IC：集成电路。
ASIC：专用集成电路。
通用集成电路：FPGA、CPLD等。
SOC：属于专用集成电路。
（1）SOC：它是指将一个完整产品的各功能集成在一个芯片中，可以包括有CPU、存储器、硬件加速单元（AV处理器、DSP、浮点协处理器等）、通用I/O（GPIO）、UART接口和模数混合电路（放大器、比较器、A/D、D/A、射频电路、锁相环等），甚至延伸到传感器、微机电和微光电单元。
（如果把CPU看成是大脑，则SOC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。
）SOC系统的构建一个重要特性：使用可重用的IP来构建系统。
可以缩短产品的开发周期，降低开发的复杂度。
可重复利用的IP包括元件库、宏及特殊的专用IP等，如通信接口IP、输入输出接口IP；各家开发商开发的微处理器IP，如ARM公司的RISC架构的ARM核。
SOC嵌入式系统就是微处理器的IP再加上一些外围IP整合而成的。
SOC以嵌入式系统为核心，集软、硬件于一体，并追求最高的集成度，是电子系统设计追求的必然趋势和最终目标，是现代电子系统设计的最佳方案。
SOC是一种系统集成芯片，其系统功能可以完全由硬件完成，也可以由硬件和软件协同完成。
目前的SOC主要指后者。
SOC存在的问题：SoC初衷很好，但现实中却缺乏好的解决方案。
由于是基于ASIC实现SoC系统，设计周期长、费用高昂、成功率不高而且产品不能修改显得系统的灵活性差，往往使得学术科研机构、中小企业难以承受。
但是SoC以系统为中心、基于IP核的多层次、高度复用，可实现软硬件的无缝结合，综合性高。
（2）片上可编程系统(SoPC—System on a Programmable Chip)SoPC 是一种灵活、高效的SoC解决方案。
它将处理器、存储器、I/O口、LVDS等系统需要的功能模块集成到一个PLD器件上，构成一个可编程的片上系统。
它是PLD与SOC 技术融合的结果。
由于它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件可编程的功能。
这种基于PLD可重构SoC的设计技术不仅保持了SoC以系统为中心、基于IP模块多层次、高度复用的特点,而且具有设计周期短、风险投资小和设计成本低的优势。
相对ASIC定制技术来说 , FPGA是一种通用器件, 通过设计软件的综合、分析、裁减，可灵活地重构所需要的嵌入式系统。
（3）IP (Intellectual Property)是知识产权的简称，SOC和SOPC在设计上都是以集成电路IP核为基础的。
集成电路IP是经过预先设计、预先验证、符合产业界普遍认同的设计规范和设计标准，并具有相对独立并可以重复利用的电路模块或子系统，如CPU、运算器等。
集成电路IP模块具有知识含量高、占用芯片面积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点，还具有可重用性，可以重复应用于SOC、SOPC或复杂的ASIC的设计当中。
软核IP软核通常是用HDL文本形式提交给用户，它经过RTL级设计优化和功能验证，但其中不含有任何具体的物理信息。
据此，用户可以综合出正确的门电路级设计网表，并可以进行后续的结构设计，具有很大的灵活性，借助于EDA综合工具可以很容易地与其他外部逻辑电路合成一体，根据各种不同半导体工艺，设计成具有不同性能的器件。
软IP内核也称为虚拟组件（VC-Virtual Component）。
硬核IP硬核是基于半导体工艺的物理设计，已有固定的拓扑布局和具体工艺，并已经过工艺验证，具有可保证的性能。
其提供给用户的形式是电路物理结构掩模版图和全套工艺文件，是可以拿来就用的全套技术。
固核IP固核的设计程度则是介于软核和硬核之间，除了完成软核所有的设计外，还完成了门级电路综合和时序仿真等设计环节。
一般以门级电路网表的形式提供给用户。
在SOPC的设计中，嵌入式的微处理器的IP分软核和硬核两种。
基于FPGA嵌入IP 硬核的SOPC系统，是在FPGA中以硬核的方式预先植入嵌入式系统处理器，可以是ARM 或其他的微处理器知识产权核，然后利用FPGA中的可编程逻辑资源和IP核来实现其他的外围器件和接口。
这样使得FPGA的灵活的硬件设计和实现与处理器的强大运算功能很好地结合。
（4）基于嵌入IP硬核的SOPC系统有以下的缺点：1.此类硬核多来自第三方公司，FPGA厂商需要支付知识产权费用，从而导致FPGA 器件价格相对偏高。
2. 由于硬核是预先植入的，设计者无法根据实际需要改变处理器的结构，如总线宽度、接口方式等，更不能将FPGA逻辑资源构成的硬件模块以指令的形式形成内置嵌入式系统的硬件加速模块。
3．无法根据实际需要在同一FPGA中使用多个处理器核。
4. 无法裁剪处理器的硬件资源以降低FPGA成本。
5. 只能在特定的FPGA中使用硬核。
（5）基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统可以解决基于硬核的SOPC的缺点。
目前最具代表性的软核嵌入式系统处理器：Altera公司NIOS和NIOS IIXilinx的MicroBlazeNios II是Altera公司2004年6月退出的第二代软核处理器。
相对于Nios，Nios II 性能更高，占用FPGA的资源更少，而与之配套的开发环境更先进，有更多的资源可供用户使用。
Nios II系列32位RISC嵌入式处理器具有超过200 DMIP的性能，在FPGA中实现成本只有35美分。
由于处理器是软核形式，具有很大的灵性，用户您可以在多种系统设置组合中进行选择，达到性能、特性和成本目标。
采用Nios II处理器进行设计，可以帮助用户将产品迅速推向市场，延长产品生命周期，防止出现处理器逐渐过时。
一. 可定制性采用Nios II处理器，开发者将不会局限于预先制造的处理器技术，而是根据自己的标准定制处理器;按照需要选择合适的外设、存储器和接口。
用户可以轻松集成自己专有的功能，使设计具有独特的竞争优势。
Nios II的可定制性Nios II具有完全可定制和重新配置特性，所实现的产品可满足现在和今后的需求。
Nios II处理器系列包括三种内核——快速（Nios II/f）、标准（Nios II/s）和经济型（Nios II/e），每一型号都针对价格和性能范围进行了优化。
所有这些内核共享32位指令集体系，与二进制代码100％兼容。
外设的可定制性1. Nios II开发包含有一套通用外设和接口库。
2. 利用SOPC Builder软件中的用户逻辑接口向导，用户可以生成自己的定制外设，并将其集成在Nios II处理器系统中。
使用SOPC Builder，用户可以在Altera FPGA中，组合实现现有处理器无法达到的嵌入式处理器配置。
二、系统性能可配置性用户所需要的处理器，应该能够满足当前和今后的设计性能需求。
Nios II设计人员必须能够更改其设计，如加入多个Nios II CPU、定制指令集、硬件加速器，以达到新的性能目标。
采用Nios II处理器，您可以通过Avalon交换架构来调整系统性能，该架构是Altera的专有互联技术，支持多种并行数据通道，实现大吞吐量应用。
用户可以在FPGA内部实现多个处理器内核，通过将多个Nios II/f内核集成到单个器件内，可以获得更高的性能。
Nios II 的IDE开发支持这种多处理器在单一FPGA上的开发，或多个FPGA共享一个JTAG链。
Avalon交换架构Avalon交换架构能够进行多路数据同时处理，实现无与伦比的系统吞吐量。
SOPC Builder自动生成的Avalon交换架构针对系统处理器和外设的专用互联需求进行优化。
传统总线结构中，单个总线仲裁器控制总线主机和从机之间的通信。
每个总线主机发起总线控制请求，由总线仲裁器对某个主机授权接入总线。
如果多个主机试图同时接入总线，总线仲裁器会根据一套固定的总裁规则，分配总线资源给某个主机。
由于每次只有一个主机能够接入总线、使用总线资源，因此会导致带宽瓶颈。
Avalon交换架构的同时多主机体系结构提高了系统带宽，消除了带宽瓶颈。
采用Avalon交换架构，每个总线主机均有自己的专用互联，总线主机只需抢占共享从机，而不是总线本身。
每当系统加入模块或者外设接入优先权改变时，SOPC Builder利用最少的FPGA资源，产生新的最佳Avalon交换架构。
Avalon交换架构支持多种系统体系结构，如单主机/多主机系统，可实现数据在外设与性能最佳数据通道之间的无缝传输。
Avalon交换架构同样支持用户所设计的片外处理器和外设。
定制指令Nios II处理器定制指令扩展了CPU指令集，提高对时间要求严格的软件运行速度，从而使开发人员能够提高系统性能。
采用定制指令，您可以实现传统处理器无法达到的最佳系统性能。
Nios II系列处理器支持多达256条的定制指令，加速通常由软件实现的逻辑和复杂数学算法。
例如，在64K字节缓冲中，执行循环冗余编码计算的逻辑模块，其定制指令速度比软件快27倍。
Nios II处理器支持固定和可变周期操作，其向导功能将用户逻辑做为定制指令输入系统，自动生成便于在开发人员代码中使用的软件宏功能。
定制指令专用硬件加速器，可以做为FPGA中的定制协处理器，协助CPU同时处理多个数据块。
循环冗余编码实例，采用硬件加速器处理64K字节缓冲比软件速度快530倍。
SOPC Builder含有一个输入向导，帮助开发人员将其加速逻辑和DMA通道引入系统。
硬件加速三、延长产品生存周期为实现一个成功的产品，需要将其尽快推向市场，增强其功能特性以延长使用时间，避免出现处理器逐渐过时。