A programação std:atomic in C é Nios® II o desenvolvimento de software não é suportado. O compilador Nios® II GCC está sendo executado por padrão com este recurso "Thread Model: single" e não pode ser modificado.
Nios® II não há instruções atômicas. Assim, a opção "Thread Model: single" é a configuração padrão do compilador.
Para superar esta questão, a Altera recomenda usar o Avalon Núcleo Mutex, que dá aos Nios II a operação atômica. Este documento (Capítulo 11) fornece mais informações sobre este IP.
https://www.altera.com/en_US/pdfs/literature/ug/ug_embedded_ip.pdf