集成电路工艺的发展使得将系统集成在一块芯片中实现成为可能，芯片设计进入片上系统(SOC)时代。为了更好的满足嵌入式系统的蓬勃发展，需要不断的对新处理器体系架构进行广泛的研究。传统的精简指令集处理器(RISC)和数字信号处理器(DSP)各自具有不同的指令集结构和微结构特点，适合于不同的应用领域。作为RISC和DSP融合体的RISC／DSP架构，由于既善于执行系统程序，又善于执行信号处理程序，所以能够较好的适应嵌入式系统的发展。 本文作者参加了浙江大学信息与电子工程学系SOC R&D小组承担的国家863超大规模集成电路设计重大专项项目，参与开发了具有自主知识产权的RISC／DSP处理器——MD32，并从中总结出结构、微结构设计等方面的一些方法和理论。MD32将RISC与DSP处理器的指令操作、寻址模式等要素充分融合，设计了并行操作、多媒体分裂模式等指令操作，形成了兼有RISC、DSP、SIMD特点的一种新的指令集结构，并在此基础上进行了具有自身特色的RISC／DSP微结构组成设计和统一的流水结构划分，使得RISC／DSP体系既能够发挥RISC处理器的系统执行能力，又具有DSP处理器的数据处理能力，从而使MD32处理器更适合多媒体信息处理的需要。本文的主要内容及创新点包括： 提出指令构成及其划分模型的概念，论述了各指令构成域的条件正交性和条件空位，确立了RISC／DSP指令结构的设计目的与特点，并在此基础上融合RISC的面向寄存器指令特点、DSP的面向存储器指令特点、以及SIMD类分裂模式操作，设计实现了具有较为丰富寻址模式和指令操作的MD32 RISC／DSP指令体系，研究了其指令构成与结构复杂性、数据通路设计之间的关系，从而确立了MD32微结构设计的依据和基础。 根据MD32 RISC／DSP指令构成模型，确定MD32微结构模块组成，并提出RISC／DSP流水划分原则。通过对比不同的划分方法，合理安排流水线中指令的执行动作，最终确定出满足系统频率和时序要求的MD32流水结构，使得RISC／DSP指令通过统一的流水安排融合在一起。 在MD32设计中采用了具有自身特色的设计方法，探索出一套面向RISC／DSP指令结构的微结构设计原则和方法，如并行设计、内部流水设计、集中控制等。它们将若干复杂指令操作均匀分配在几个流水节拍内完成，实现了任意窗口寻址等复杂指令操作，将整个处理器的数据通路与控制通路分离，减小了电路时延，从而满足了RISC／DSP不同指令功能和系统时钟频率的要求，构成了统一的、紧密联系的、协调的MD32系统结构。 对MD32协同验证平台的设计进行了研究。通过软平台中的单元验证、结构验证、系统验证等步骤，以及基于FPGA的硬平台验证，保证了MD32处理器的正确性和完备性。