随着媒体应用复杂度的不断提高和产品上市时间的不断缩短，如何快速有效地提高处理器性能已成为当前集成电路产业面临的一个严峻问题。由于时间、成本和可靠性等方面的严重制约，使得可重用性设计思想正越来越受到集成电路设计者的关注。对原有处理器的增强设计是可重用性设计思想的典型代表，这种设计方法无论是在时间、成本还是在可靠性等方面都明显优于重新设计的方法，明显改善了芯片的可重用性。因此增强设计策略已成为当前业界和研究机构关注的热点。MediaDSP1601(简称MD1601)是由浙江大学信息与通信工程研究所设计的针对媒体应用的16位定点DSP。MD1601具有中等能力的运算性能，适合于中低复杂度的多媒体处理领域的应用，但是MD1601还有一些不足之处，这些缺陷大大制约了MD1601性能的提高，严重限制了MD1601应用的场合，因此对MD1601的增强设计是十分重要且必须的。本文分析了影响DSP性能的关键点，提出通过增强处理器关键模块、扩展专用指令和完善处理器程序控制功能等三方面可以快速有效地提高DSP性能，具体设计方法为：从MAC的结构设计出发，围绕如何划分和设计MAC结构以适应多流水DSP处理器设计要求展开论述，提出了多种MAC设计方案，并根据本文所要设计MAC的性能要求和功能特点，对各方案做出比较。本章提出的基于±A×B BOOTH编码，舍入运算前置于MAC累加过程，24bit×8bit和16bit×8bit混合乘法的分裂式Wallace树结构和符号位后置处理的MAC设计方法，满足了处理器要求，实现了和DSP流水线的最佳匹配，并达到了最佳的均衡效果和关键路径最短的时延长度。提出了MD1601的面向软件算法的媒体数字信号处理器专用指令的软／硬件协同设计策略，在这一策略指导下，通过对MD1601的比特流操作指令和DSP专用除法指令的设计，使MD1601的相关算法处理性能得到了明显的提高，验证了本文所提出的软／硬件协同设计策略是切实可行的。通过对μC／OS-Ⅱ运行机制的研究，分析得出基于DSP的μC／OS-Ⅱ的关键模块并指出了MD1601处理器移植μC／OS-Ⅱ还需要完善的硬件结构，设计出了符合MD1601处理器硬件结构特点，并达到μC／OS-Ⅱ实时性要求的定时器和中断控制器，明显增强了MD1601的程序控制能力，有效地扩展了MD1601的应用空间。