专用指令集处理器(Application Specific Instruction set Processor，ASIP)面向应用定制处理器结构，兼具灵活性、良好的计算性能和低功耗等特点，随着嵌入式的迅速发展，被越来越多产品在开发时采用。本文基于RISC处理器核FlexEngine，以音频数字助听器系统为应用，对低功耗专用指令集处理器设计展开了研究，主要的研究工作和取得的成果包括:　　 1.提出了一种专用指令集处理器的设计方法。基于算法的汇编级代码分析，识别可能的扩展指令，将频繁使用的指令组合与指令序列以专用指令或者协处理器的形式添加到处理器的数据通路。针对数字助听器算法，添加了位反寻址、零开销循环、对数、开方、倒数、蝶形运算、睡眠模式、数据并行加载等专用指令;自定制的结构使处理器能够与应用匹配，更加高效的执行数字助听器算法，减少了算法62.8％的运行时间。　　 2.提出了专用指令集处理器的软件开发工具设计方法。基于LLVM与Clang的组合设计编译器，模块化、结构清晰、可移植性强、易于生成代码优化。ASIP的软件开发工具，可用于ASIP设计时的应用代码分析与设计评估，同时极大的方便了基于ASIP的应用开发。对于面向不同应用的ASIP设计，需要指令扩展时，可以快速完成软件开发工具的修改，生成ASIP的软件工具。　　 3.提出了专用指令集处理器的低功耗设计方法。在ASIP设计的软件级、系统结构级、寄存器传输级、以及逻辑级，综合运用算法优化、低功耗的工作模式、指令集优化、循环缓存、存储器分割、门控时钟、操作数隔离、等多种低功耗设计技术，有效的降低了系统的功耗。优化后的处理器在执行数字助听器程序时，运行时间减少了67.8％，功耗降低了79％。　　 本文以数字助听器系统作为音频处理的典型应用，以FlexEngine为基本指令集处理器核，主要研究了低功耗的ASIP设计。设计了ASIP的软件开发工具，用于设计评估与提供设计反馈;基于算法的汇编级代码分析，识别可能的扩展指令，并映射到ASIP的数据通路;基于标准单元，在ASIP设计的软件级、系统结构级、寄存器传输级、以及逻辑级，综合运用多种低功耗设计技术，完成了数字助听器的低功耗ASIP设计。最终，基于TSMC130nm工艺完成了ASIP设计流片，经过测试，该系统能够很好的完成数字助听器功能，并且低功耗效果显著，工作在8MHz频率、1.2V工作电压时，处理器功耗约0.963mW。