随着主流芯片设计复杂度要求的进一步提高,单核作为控制和计算核心已经不能迎合处理器的快速发展。为了满足复杂应用的需求,处理器的设计需要引入创新的构架思想。以MPSoC(Multiprocessor-system-on-chip)为代表的多核技术已成为下一代集成电路设计的主流技术。MPSoC在体系结构、核间共享及同步技术、软件设计模型、操作系统设计、安全性设计等诸多方面存在着巨大的挑战。同时也存在着巨大的应用潜力。由于MPSoC与其应用的目标有很大的耦合性,因此可以从核心指令集、IP、总线、多核通信技术和软件模型等方面进行定制和优化。本文设计了一个MPSoC,使用OpenCores组织提供的开源IP核,包括处理器核OpenRISC 1200,UART的IP核和Conbus总线IP核。由于本文侧重于多核系统本身的建立,处理器核没有配置缓存和MMU。为了与OpenRISC体系兼容,本文设计的IP核都是基于WISHBONE总线兼容的,其中包括了存储器IP核和控制程序执行的同步部件,同时提出了一种硬件信号量的方法解决了多核的同步问题。另一方面,由于传统程序基本上是为顺序处理器书写的,大部分程序在多处理器上不能直接获得加速,为了解决这个问题,在本文设计的MPSoC上对并行编程模型OpenMP进行了扩展。具体包括:决定变量属性的子句、全局共享变量、非全局共享变量、并行指令、同步指令、Work-sharing指令的设计。通过试验结果可以看出:随着计算量的增大,MPSoC相对于单核的运行效率加速比逐渐增大,接近于1.9。相对于用户手写并行程序,针对本系统的OpenMP扩展简化了并行编程模型同时没有对运行时间产生很大影响。最后指出了本系统存在的不足,指出了未来研究的方向。