随着通信技术的飞速发展,当今网络正在向着可以提供包括海量数据传输、音视频等各种高带宽服务的下一代网络发展。这种发展趋势对整体网络设施的网络包的处理能力与处理速度都提出新的要求,基于专用集成电路和通用处理器的传统网络数据解决方案已不能同时满足网络包处理速度和灵活性这两方面的需求,因此出现了专门为网络数据高速处理任务量身定做、基于专用指令集处理器技术的可编程网络处理器。本文首先介绍了现代网络处理器体系结构,分析了目前网络处理器设计中所面临的两个共同问题:第一是缺乏对指令级并行性的挖掘;第二是处理单元拓扑结构不够灵活。然后此基础上提出了一种基于片上网络和超长指令字结构的网络处理器体系结构。该体系结构可以较好的解决上面两个问题,超长指令字处理单元可以增加对程序中指令并行性的开发;片上网络的自动负载能力和本文提出的任务资源动态映射的算法使得网络处理单元拓扑结构能够具有很好的灵活性。其次,本文研究了超长指令字处理单元的结构,根据网络处理任务的特点分析了协处理器通信接口和几种利用硬件机制实现的网络处理专用指令的设计方法,并对设计的协处理器通信接口以及指令相关的部分硬件模块进行了仿真验证,确定了其设计方法的正确性。最后,本文深入分析了专用指令中路由查找指令对应的协处理器的相关技术,在此基础上提出了一种易于硬件实现、基于可变分支Trie树结构的树位图路由查找算法以及硬件实现方案,并对路由表查找算法进行了性能验证以及硬件适用性分析。结果表明该路由查找算法的性能指标以及实现方式都可以达到硬件的要求。