随着计算机技术的发展，对计算机处理器在图像处理、音频优化等多媒体领域的并行计算能力的要求越来越高。Minisys的核心处理器是一款基于RISC架构，可以执行31条MIPS精简指令集的处理器，其主要用于教学与实验。随着教学课程的要求不断提高，以使其成为一款实用、高性能嵌入式微处理器为目标，本文研究并分析了目前流行的提高处理器并行计算能力的各项技术，参照IntelMMX指令集功能和MIPS32指令集中相关协处理器指令，设计了一套基于SIMD的并行运算指令集。本文以协处理器技术为基础，设计了一款基于SIMD架构的五级流水结构并行运算协处理器PAC，专用于执行上述指令集，并分析了其执行中存在的各类相关性，提出了相应的解决方案。此外，本文分析了上述协处理器与Minisys核心处理器之间的交互过程中可能出现的各类交互异常，设计了处理器间的交互机制，保证系统可以稳定、正确的协同工作。最后本文使用verilog语言实现了上述设计，并在quartus软件平台通过功能仿真测试验证了设计的正确性。