随着网络与通信技术的不断发展,网络处理器由于兼具高性能和高灵活性已成为现代网络系统的核心设备之一。作为一种面向数据转发的设备,网络处理器中数据交换接口的性能成为决定其能否以线速高效转发网络数据的重要因素,数据交换接口的带宽是决定网络系统带宽的基础,通过对接口单元的结构和功能进行优化可以有效降低网络处理器中处理单元的工作负荷并提高整体性能。本文对数据交换接口的关键技术进行分析和研究,给出一种面向多核系统的接口单元设计方案。提供一种片上数据缓冲存储结构和多时钟域信号同步机制实现网络处理器与MAC设备的数据交换,使用端口就绪轮询和主动请求机制实现对不同速率MAC端口的兼容。在完成以上基本功能的基础上,采取一系列方法优化设计,采用基于指令控制的流水线结构以提高多核系统的资源访问效率,提供专用电路用以分担处理单元的线程分配和数据包顺序保持任务,提供与存储单元的DMA通道以节省处理器资源。论文完成了数据交换接口单元的系统结构设计和RTL建模,并完成了设计代码的功能验证。所设计的接口单元可以支持10／100／1000Mbps速率MAC端口的数据交换,在100MHz的工作频率下为网络处理器提供3.01Gbps的接口带宽,并对多核系统提供良好的支持。