随着芯片业的飞速发展，数字信号处理器(DSP)无论从制造工艺、体系结构、编译器和DSP上的实时操作系统(RTOS)几个方面都取得了巨大的发展。作为当今一个应用的热点，多媒体应用也强劲地推动着芯片业的发展。DSP以其体系结构上的特殊性，强大的处理能力和相对较低的功耗水平，特别适合于多媒体领域的应用。正是这样一个背景促成了32bit数字信号处理器MD32的设计和开发。本文就以MD32的开发设计为背景，讨论了MD32上存储系统的设计。与通用目的处理器不同，MD32是主要面向嵌入式多媒体应用的DSP系统。这样的应用领域为MD32片上存储系统的设计提出了新的挑战。首先，要求存储器有一个快的访问速度，根据需要提出了2． 8ns的访问时间限制。其次，由于MD32指令集的特殊性，特别是针对多媒体应用的MMX和SIMD指令的加入，因而要求芯片上的存储系统具有很高的带宽，以发挥出MD32强大的多媒体处理能力。最后，要求存储系统具有非常低的功耗水平，以保证MD32低功耗设计目标的实现。本文采用软／硬件协同设计的思想来进行MD32存储系统的设计。本文从系统的性能指标出发，根据软／硬件划分原则对系统进行了划分。在硬件的设计中参考了软件的需求；同时在操作系统中根据硬件的功能设置了简单可靠的存储管理系统。最后，利用软／硬件协同仿真和验证环境ICOS中对于系统进行了协同模拟和验证，从而保证了设计的正确性和满足指标要求。在存储系统的硬件设计中，始终以性能指标作为依据，克服了存储器容量、库单元规格选择、联合度的选择和Cache在流水线中的位置选择等困难，设计出了符合指标要求的指令存储系统。同时，针对DSP中数据访问的特点和MD32同时兼顾DSP与RISC特性的设计特点，设计了包含数据RAM和数据Cache的数据存储系统，并对给出了数据存储系统的访问规则。另外，本文还给出了两种Cache功耗估计的办法，从而有效地指导了设计工作。存储管理是MD32实时操作系统(RTOS)的重要内容，本文根据MD32存储管理单元(MMU)的特点，设计并实现了一种简单的存储保护和共享机制，并且利用操作系统调度的应用程序来仿真真实系统的行为，并利用仿真的结果来指导存储器的硬件设计。由于SOC设计的复杂性日益提高，对全系统进行软／硬件协同模拟验证的必要性越来越明显。本文给出了基于虚拟原型机的软／硬件协同验证环境ICOS的设计。ICOS在保证验证准确性的同时，通过在系统原型中嵌入虚拟监视控制单元(VMCU)，同时结合实时操作系统、进程间通信和JAVA实现的外部工具与数据库，ICOS提供了良好的可观测性和可控制性并且可以在ICOS中方便地进行系统地性能评估。另外，RTOS在ICOS中的应用使得应用程序的移植变得容易，加快了开发的速度。