Altera建議新設計采用Nios II處理器。
在二○世紀九十年度末，可編程邏輯器件（PLD）的復雜度已經能夠在單個可編程器件內實現整個系統。完整的單芯片系統（SOC）概念是指在壹個芯片中實現用戶定義的系統，它通常暗指包括片內存儲器和外設的微處理器。最初宣稱真正的SOC――或可編程單芯片系統（SOPC）――能夠提供基於PLD的處理器。在2000年，Altera發布了Nios處理器，這是Altera Excalibur嵌入處理器計劃中第壹個產品，它成為業界第壹款為可編程邏輯優化的可配置處理器。本文闡述開發Nios處理器設計環境的過程和涉及的決策，以及它如何演化為壹種SOPC工具。
Altera很清楚地意識到，如果我們把可編程邏輯的固有的優勢集成到嵌入處理器的開發流程中，我們就會擁有非常成功的產品。基於PLD的處理器恰恰具有應用所需的特性。壹旦定義了處理器之後，設計者就“具備”了體系結構，可放心使用。因為PLD和嵌入處理器隨即就生效了，可以馬上開始設計軟件原型。CPU周邊的專用硬件邏輯可以慢慢地集成進去，在每個階段軟件都能夠進行測試，解決遇到的問題。另外，軟件組可以對結構方面提出壹些建議，改善代碼效率和/或處理器性能，這些軟件/硬件權衡可以在硬件設計過程中間完成。
Nios II系列軟核處理器是Altera的第二代FPGA嵌入式處理器，其性能超過200DMIPS，在Altera FPGA中實現僅需35美分。Altera的Stratix 、Stratix GX、 Stratix II和 Cyclone系列FPGA全面支持Nios II處理器，以後推出的FPGA器件也將支持Nios II。
自Altera於2000年推出第壹代16位Nios處理器以來，已經交付了13000多套Nios開發套件，Nios成為最流行的軟核處理器。剛推出的Nios II系列采用全新的架構，比第壹代Nios具有更高水平的效率和性能。和第壹代相比，Nios II核平均占用不到50%的FPGA資源，而計算性能增長了1倍。
Nios II系列包括3種產品，分別是：Nios II/f（快速）——最高的系統性能，中等FPGA使用量；Nios II/s（標準）——高性能，低FPGA使用量；Nios II/e(經濟)——低性能，最低的FPGA使用量。這3種產品具有32位處理器的基本結構單元——32位指令大小，32位數據和地址路徑，32位通用寄存器和32個外部中斷源；使用同樣的指令集架構（ISA），100%二進制代碼兼容，設計者可以根據系統需求的變化更改CPU，選擇滿足性能和成本的最佳方案，而不會影響已有的軟件投入。
特別是，Nios II系列支持使用專用指令。專用指令是用戶增加的硬件模塊，它增加了算術邏輯單元（ALU）。用戶能為系統中使用的每個Nios II處理器創建多達256個專用指令，這使得設計者能夠細致地調整系統硬件以滿足性能目標。專用指令邏輯和本身Nios II指令相同，能夠從多達兩個源寄存器取值，可選擇將結果寫回目標寄存器。同時，Nios II系列支持60多個外設選項，開發者能夠選擇合適的外設，獲得最合適的處理器、外設和接口組合，而不必支付根本不使用的矽片功能。
Nios II系列能夠滿足任何應用32位嵌入式微處理器的需要，客戶可以將第壹代Nios處理器設計移植到某種Nios II處理器上，Altera將長期支持現有FPGA系列上的第壹代Nios處理器。另外，Altera提供了壹鍵式移植選項，可以升級至Nios II系列。Nios II處理器也能夠在HardCopy器件中實現，Altera還為基於Nios II處理器的系統提供ASIC的移植方式。
Nios II處理器具有完善的軟件開發套件，包括編譯器、集成開發環境（IDE）、JTAG調試器、實時操作系統（RTOS）和TCP/IP協議棧。設計者能夠用Altera Quartus II開發軟件中的SOPC Builder系統開發工具很容易地創建專用的處理器系統，並能夠根據系統的需求添加Nios II處理器核的數量。
使用Nios II軟件開發工具能夠為Nios II系統構建軟件，即壹鍵式自動生成適用於系統硬件的專用C/C++運行環境。Nios II集成開發環境（IDE）提供了許多軟件模板，簡化了項目設置。此外，Nios II開發套件包括兩個第三方實時操作系統（RTOS）——MicroC/OS-II(Micrium)，Nucleus Plus(ATI/Mentor)以及供網絡應用使用的TCP/IP協議棧。
長期以來，Altera壹直推行嵌入式處理器戰略的原因是，隨著應用的ASIC開發日益受到成本的困擾，OEM日漸轉向FPGA來構建自己的系統。這些系統中絕大多數需要壹個處理器，而Altera正是為設計者提供了為FPGA優化的靈活的嵌入式處理器方案，可以滿足16位和32位嵌入式處理器市場的需求。估計到2007年，該市場價值將到達110億美元。
在FPGA中使用軟核處理器比硬核的優勢在於，硬核實現沒有靈活性，通常無法使用最新的技術。隨著系統日益先進，基於標準處理器的方案會被淘汰，而基於Nios II處理器的方案是基於HDL源碼構建的，能夠修改以滿足新的系統需求，避免了被淘汰的命運。將處理器實現為HDL的IP核，開發者能夠完全定制CPU和外設，獲得恰好滿足需求的處理器。
Nios II嵌入式處理器特性
嵌入式處理器Nios®II系列為Altera® FPGA和可編程片上系統(SOPC)的集成應用專門做了優化。表1詳細描述了Nios II軟核嵌入式處理器系列的特性，更多通用信息請參閱Nios II簡介頁面。
表1. Nios II嵌入處理器系列特性