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随着半导体工艺、现代集成电路技术的发展，传统的单核结构处理器难以得到更有效的发展。多核体系结构的问世，为处理器设计领域带来了更广阔的的发展空间。与此同时，在星载系统等高性能计算领域，要求嵌入式处理系统能够即时完成海量数据、高速通信的计算处理，并且应具功耗低、体积小、设计周期短等优势，这为设计者们提出了巨大的挑战，促使了多FPGA处理系统的发展。 本文通过与加州大学伯克利分校的交流合作，参考BEE系列多FPGA硬件平台的设计，将应用划分为控制管理和计算处理两个部分，并基于Virtex-5系列FPGA将其分别进行映射设计，设计了一种多核多FPGA并行处理系统。 针对多核并行处理系统采用“1个管理型核+多个并行计算型核”同构与异构相结合的结构，并在核内采用“主处理单元+辅处理单元”设计实现。同时，在通信设计上，采用基于片上总线互连和基于共享存储相结合的层次化通信设计。这样的设计简单、高效，并且具有一定的可扩展性，适用于物联网信息汇聚节点等多种嵌入式产品。以基于多核的视频显示系统为例，详述了多核并行处理系统的构建过程。 在多核并行处理系统的设计基础之上，通过对BEE3硬件平台进行研究和裁剪，并针对多个FPGA之间的互连拓扑结构和通信进行探讨，设计“1个管理型FPGA+4个并行计算型FPGA”的多FPGA并行处理系统硬件体系结构，并以一种混合式的互连拓扑结构和基于消息传递的通信方式实现系统的构建和通信设计。最后以基于多FPGA的网络录播器为例，给出了基于多FPGA并行处理系统的应用设计方案。 多核多FPGA作为当前嵌入式处理系统设计的主要研究方向，引发了研究热潮，如何快速、高效的构建嵌入式并行处理系统是设计者们面临的新的课题。本文通过对多核处理器体系结构、片上通信等方面的研究和探索，设计的多核并行处理系统能用于满足多种嵌入式产品领域的应用需求。同时，在参考现有产品，并分析研究了多FPGA互连拓扑结构、通信方式和通信接口后，给出了一种多FPGA并行处理系统设计方案，这种设计具有通用性和可扩展性，能够为多FPGA系统的设计带来一些参考。