作为一种全新的计算模式，可重构计算已成为当前的研究热点之一。然而，在系统设计支持方面，随着嵌入式可重构计算系统复杂度的不断增加，越来越需要从系统级进行设计，以提高设计效率；而在运行环境支持方面，由于传统操作系统不能适应新的可重构系统应用需求，如何通过操作系统屏蔽底层平台实现细节，向开发人员提供软／硬件统一的编程模型，并有效管理可重构计算资源以提高利用率，也是可重构计算需要解决的主要问题之一。针对上述问题，本文对嵌入式可重构计算系统的设计技术进行了探讨，主要研究内容包括：1．结合可重构计算特点，以UML和SystemC为系统级设计语言，提出模型驱动的系统级设计方法。该方法利用UML对系统结构和重构行为进行了描述；设计了面向SystemC的UML Profile扩展；在MDA(模型驱动架构)指导下初步实现了从UML模型到SystemC可执行框架代码的转换，保持了模型和实现的连贯性，有利于嵌入式可重构计算系统的快速开发和验证。2．从软、硬件任务不同的语义和实现方式出发，设计了一种基于统一多任务模型的可重构操作系统框架。以逐层抽象的方式，使操作系统具备硬件任务和可重构计算资源管理能力；通过硬件桩任务实现任务间通信与同步，简化了硬件任务的设计实现，并完全兼容现有的软件任务间通信机制。该设计使操作系统能够有效管理硬件任务及可重构计算资源，为可重构计算平台提供良好的运行环境支持。3．面向数据流驱动应用，提出了与Pthread兼容的软／硬件统一多线程编程模型SHUMDR。通过硬件线程接口设计、操作系统内核扩展，实现了支持动态可重构的操作系统原型，并提供了一个轻量级的统一线程库。实验测试结果表明，SHUMDR的管理开销和空间资源占用率较小，通过配置位流缓冲和配置Cache可明显改善硬件线程创建时间较长的状况，线程间通信与同步机制简单有效。该模型在探索编程灵活性的同时兼顾了硬件线程的实现效率，能够较好地支持可重构应用的开发。4．针对可重构计算平台上的负载可分应用，结合SHUMDR对其性能进行分析与预测。根据底层平台结构和应用的特点，采用不同的负载分配方式，重点讨论包含多个可重构处理单元(Reconfigurable Processing Unit，RPU)计算平台上的负载调度问题。分析结果表明：当通信与配置不完全重叠时，存在最大可用RPU数和优化的RPU数，可得出优化的调度方案及应用处理时间。