T2处理器是一款多核多线程处理器。每个处理器核包含8个线程，分成两组，组内采用细粒度多线程，组间采用同时多线程。T2每个线程组每个周期只发射一条指令执行，因此对单线程而言IPC（Instruction Per Cycle）不会超过1，这使得T2的单线程性能较低。单线程性能是处理器设计中需要考虑的重要因素。一方面，由于很多应用程序都是串行程序，其执行速度依赖于单线程的性能；另一方面，并行程序中总有不能并行化的部分，这一部分仍然需要串行执行。因此提高单线程性能具有重要的意义。本文以T2处理器为基础，对双发射结构进行改进，使其支持单线程双发射，以提高单线程的性能。论文的主要工作有：1．基于T2设计并实现了单线程双发射结构，以开发单线程的指令级并行、提高单线程性能；2．提出双发射结构的功能验证和性能评估方案，搭建了软件模拟平台并建立了模拟需要的功能模型，提取了功能验证点并据此编写了功能验证需要的测试激励；3．在搭建的软件模拟平台上对单线程双发射结构进行了功能验证和性能评估。结果表明，论文设计并实现的单线程双发射结构实现了预期的功能，有效提高了单线程的性能。