随着半导体工艺技术的快速发展,集成电路的规模越来越大,传统的单核系统设计不再满足设计要求,多核技术成为当今处理器发展的主要方向。多核系统拥有众多的计算核心,通过将计算任务分配给不同的处理核心可以大幅提高计算性能,因此如何合理高效进行任务调度,确保全部处理核心处于有效工作状态是当今多核系统研究的一个重要方向。多核任务调度的关键难点在于发掘任务并行性,超标量技术和多线程技术是当今高性能处理器开发指令并行性的主流技术,本文借鉴指令并行思想,结合多核系统中任务的粗粒度特性,给出了一种新型的粗粒度多线程多核体系结构,在传统多核架构中增加控制处理器,控制处理器利用多线程和乱序多发射思想提取任务的并行性,将可并行的任务发射到不同处理核心执行,提高处理核心的利用率。论文的主要工作如下:首先介绍了粗粒度多线程多核体系结构系统模型,将系统的任务执行指令化,给出了一种“线程指令+任务指令+底层指令”的层次化编程方法,使得控制和计算分离,降低用户编程难度。其次研究了任务并行化方法,分析指令级并行和任务级并行的区别,分析任务级应用多线程技术和乱序执行技术所面临的问题,并针对任务的粗粒度特性提出了任务级多线程取指策略、资源分配策略和线程切换机制。再次对论文所提出的多线程控制处理器进行设计实现,介绍和分析了各关键模块的设计原理和实现方案,同时在控制处理器中加入资源管理机制实现资源的动态分配,提高资源利用率。最后,论文将设计的控制处理器集成到目标多核系统中,进行测试和性能评估,通过加载不同的任务指令验证了控制处理器的正确性,并提出了进一步优化的方向。