数十年来，计算机体系结构技术一直在不停的演化和发展着，而来自上层的应用需求则是一个重要的驱动来源。随着一些新兴应用的不断出现，传统的高性能通用处理器已经难以发挥其功效，因此，针对特定应用的专用处理器成为近年来的发展趋势。本文针对一类重要的应用领域展开研究工作:面向高通量计算的处理器体系结构分析和设计。与传统的高性能计算不同，高通量计算并不追求单个程序的最佳性能，而是力求在一段相当长的时间内达到较高的任务吞吐量。高通量计算常常被用在大型的数据中心，用来为客户提供持续的、高负载服务，包括众多的应用领域:视频编解码，商业文本处理，大型事务处理等等。本文针对其中一个典型的应用——视频编码进行研究，分析典型的视频编码器所具有的行为特征，并据此给出相应的处理器体系结构设计建议。　　 论文的主要研究内容和成果包括以下几个方面:(1)分析了三个主流的视频编码器（xvid、x264和vp8）所具有的阶段性特征，并提出针对程序中核心模块进行加速的设计方案。(2)构造了一个多功能的视频编码程序包以用于后续的分析和评估。该程序包被设计成三层，第一层是原始的完整编码器，第二层是从原始编码器中提取出的核心模块，第三层是原始编码器的裁减版本。(3)引入一个简单的分析模拟工具，并用其详尽的分析了所构造的程序包，通过提取出编码程序的行为特征来评估其对对下层处理器的影响以及相应的结构设计需求，同时给出了一些有用的指导建议。　　 本文的研究工作是一个从应用到结构的自顶向下的设计过程，这一方法为专用处理器体系结构的设计提供了一般的研究思路。研究中所提出的分析方法都可以推广到其它专用处理器结构的设计中。