重要的是，在系統(tǒng)中互斥核Mutex本身無法從物理上防止共享資源被處理器同時訪問，而提供此功能是我們所編寫的軟件程序。在獲得相關(guān)共享資源前，軟件總是詢問并獲得Mutex核。

　　2.2 軟件設(shè)計

　　本設(shè)計中，兩個處理器的軟件程序都擁有自己獨有的一段存儲空間，這些存儲空間都位于同一個物理存儲設(shè)備SDRAM上，如圖3所示，第一個處理器使用SDRAM中0x0到0x1FFFF之間的地址空間，第二個處理器使用0x20000到0x2FFFF之間的地址空間，并且以異常地址作為邊界。

　　異常地址是程序加載的地址，決定著哪個處理器的軟件程序可以占據(jù)空間基地址運行。Nios II IDE負責鏈接處理器的軟件設(shè)計并映射到存儲器中，并為每個處理器提供其獨有的段空間來運行軟件設(shè)計。對于每個處理器來說，有五個主要的代碼段需要映射到存儲器的固定地址中：.text，存放實際執(zhí)行的代碼;.rodata，存放實際執(zhí)行代碼中所使用的常量;.rwdata，存放讀寫變量和指針;Heap，自動分配的空間;Stack，存放函數(shù)調(diào)用的參數(shù)和其他臨時的數(shù)據(jù)。

　　同時在雙處理器系統(tǒng)中，每個處理器都必須從自己的啟動存儲空間來啟動。啟動存儲器和程序存儲器一樣也能被分區(qū)，只需在存儲器上設(shè)置每個處理器的復(fù)位地址就可以。

　　3 系統(tǒng)軟硬件實現(xiàn)

　　SopcBuilder是Altera公司提供的一款圖形化系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)工具，內(nèi)嵌于Quartus II軟件中。利用SopcBuilder實現(xiàn)的雙核系統(tǒng)如圖4所示，包括了兩個Nios II軟核處理器以及其他內(nèi)外設(shè)，連接關(guān)系表現(xiàn)了系統(tǒng)組件如何通過Avalon總線構(gòu)成一個可以工作的系統(tǒng)。系統(tǒng)配置對每個系統(tǒng)組件分配了基地址，以實現(xiàn)Avalon總線對組件的訪問。

　　對于利用SopcBuilder生成的雙核系統(tǒng)，通過JTAG接口下載配置到Altera的FPGA開發(fā)板上，然后在Nios II IDE中調(diào)用HAL API函數(shù)開發(fā)C 語言應(yīng)用程序就可以在FPGA開發(fā)板上運行，以此來驗證所設(shè)計的多核系統(tǒng)是否能夠正確運行。本文利用Altera公司提供的例程hello_world_multi，再將其修改后，各個處理器通過交替獲得Mutex的所有權(quán)，執(zhí)行相同的程序，并將處理數(shù)據(jù)存儲在片上共享存儲器上，最終通過CPU_1的JTAG_Uart打印到Nios II IDE終端。圖5為驗證程序的運行結(jié)果在Nios II IDE輸出窗口的打印，可以看出，兩個核都能通過Mutex獲得外設(shè)的控制權(quán)，表明系統(tǒng)配置成功且能正確運行。

　　結(jié)語

　　本文根據(jù)SOPC技術(shù)利用Quartus的SopcBuilder構(gòu)建硬件平臺，利用Nios II IDE運行軟件程序，實驗結(jié)果表明：軟硬件設(shè)計正確，系統(tǒng)能正常運行。同時，本設(shè)計為雙核以上的多核系統(tǒng)的設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。