MPSoC (Multi-processor System-On-Chip,多核系统芯片)利用工艺进步带来的高集成度,充分挖掘多运算节点的并行处理能力,为满足复杂应用的大规模运算和实时性需求提供了可行的解决办法,被广泛地应用于数字信号处理、多媒体以及网络应用等领域。多核已成为当前复杂SoC设计的核心特征,而如何选取和设计MPSoC中的资源节点、如何实现这些节点的高效互连和组织、如何实现节点间任务的合理分配和控制同步等都成为MPSoC设计中不可回避的关键问题,因而成为相关研究工作的关注焦点。本文在分析现有多种MPSoC片上互连架构的基础上,设计了一种基于簇的混合片上通讯架构,采用层次化总线和片上网络的混合通讯方式,以实现整体的可扩展性与运算处理的局部性的统一。在系统层面上,以片上通讯网络作为系统的顶层通讯框架；在簇层面上,通过层次化总线实现处理器和功能IP模块之间的互连。针对实时性应用数据量大、数据传输速率高的特点,设计了基于簇的MPSoC系统架构,并完成了作为系统主要计算资源的簇节点的整体设计。采用一种将控制通路和数据通路分开设计的方法,提高了系统的数据传输效率。针对多核初始化的问题,基于此混合通讯架构,给出了一种片上多核系统的初始化方案,该方案具有较好的通用性、移植性和扩展性。最后,基于FPGA开发板对整个MPSoC系统进行了原型实现,并以多路视频混合为目标应用,完成了应用演示。