近年来,可重构处理器在加速多媒体应用方面显得越来越重要,越来越多的粗粒度可重构体系结构被提了出来,主要原因在于其同时综合了ASIC和通用处理器的优点。然而,当前的体系结构并没有完全结合程序的特征,处理单元和网络结构较为复杂。本文试图研究一种有着简单的处理单元和网络结构并能通过重构机制达到结构与运算的最优结合的粗粒度可重构体系结构。本文首先介绍了LEAP体系结构,这种结构基于循环流水化的执行方式,其本质上是一个加速核心循环执行的数据驱动的体系结构,它拥有可重构处理单元阵列和可重构局部数据存储器。这个结构的目标是把高级语言程序直接映射到处理单元阵列上,通过操作在阵列结构上的分布,处理单元阵列能够有效且自动地完成循环的计算任务。LEAP体系结构有许多重要的特点:它提供了循环自动流水化的执行机制,提供了不影响性能的快速重构机制;为了达到循环流水化,在处理单元中设计了一种带有FIFO的数据驱动ALU;针对不同应用特点进行存储调度,可以使局部存储器的带宽能够得到充分利用并使性能达到最优;通过计算和数据传递重叠执行隐藏数据传递时间。本文为了说明LEAP体系结构的有效性和优越性,列举了一些算法在LEAP结构上的映射并作了性能分析。我们在Altera FPGA EP1S80F1508C6上实现了其两种原型系统,主机通过PCI总线和原型通讯,所有测试都能正确执行,性能明显高于DSP芯片和普通微处理器。