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在数字信号处理的应用中，通常采用数字信号处理器(DSP)或者专用集成电路(ASIC)来实现，但是它们都难以同时达到高速处理，低功耗和灵活应用等要求。而专用指令集处理器(ASIP)既有ASIC的高速性，又包含DSP可编程的特点，能有效权衡两者性能，特别适合在FPGA内以大规模并行处理的方式来实现复杂的应用。本文依托实验室项目，针对ASIP并行体系结构和功能单元（FU）的设计及应用，主要进行了以下四方面工作：第一，针对ASIP并行处理机中各个处理单元之间数据交换的问题，设计了一种基于多端口共享存储器互连网络的紧耦合结构。然后，在此结构上实现了1024点FFT算法，验证了这种结构设计的正确性。第二，针对FFT算法在汇编编程中存在频繁使用同一基本运算的问题，设计了一种专用蝶形运算单元，从而有效减少了指令数目，缩短了执行时间，提高了处理速度。第三，针对微波压缩感知成像算法工程化实现这个项目，提出了一种采用ASIP并行处理结构来实现的解决方案。然后，针对算法在ASIP并行处理机上的可行性进行了研究，得出了一些在ASIP上实现所需要的设计要素。第四，针对H.264压缩项目中二进制算术编码算法硬件的实现提出了一种采用ASIP功能单元嵌入式处理实现的方法。首先，基于ASIP可参量化设计平台设计了一款24位ASIP，并在此ASIP上实现了二进制算术编码。然后，针对二进制算法的特点，对ASIP指令集进行了改进，设计了一种基于桶形移位器的可变长度的移位指令以及实现电路。