随着集成电路技术的发展，多核系统芯片技术越来越广泛地应用于生活和生产的各个领域，成为了当前研究的一个热点。多核系统芯片，为了满足复杂应用的高密度计算提供了一种良好的解决办法。为了达到多处理器任务的执行均衡的要求，应用程序划分粒度尽可能变小，由此使得数据交换更加频繁，片上系统数据通讯带宽问题成为决定整体性能的重要因素。论文基于一款面向高密度计算应用的异构多核SoC原型系统研发完成选题，针对该原型系统中的片外数据交换问题，主要开展了以下几个方面的工作：1.论文针对嵌入式多核SoC的目标应用，选择了一种总线共享结构与二维网格NoC混合的片上通讯结构，研究分析了多FPGA原型设计中的系统映射方法。针对片间数据高带宽和芯片低管脚占有要求，研究了一种控制信号异步传输与数据信号高速串口传输相结合的传输方案，设计并实现了基于片上网络协议的片间通讯模块。实验结果表明，四片FPGA芯片用于片间通讯的管脚数与芯片的总管脚数的百分比为4.29%，有效地提高了管脚利用率。2.为了满足多核SoC中的高带宽数据输入与输出要求，选择了千兆以太网传输方案，并设计了基于片上网络协议的以太网接口，实验表明不仅能承担实时和高带宽的通讯要求，而且可以协助课题前期模块的FPGA验证，提高验证效率。3.为了满足系统高实时性要求，设计了FIR滤波簇加速数据信号处理，采用存储阵列方式实现矩阵转置，复用20阶FIR滤波模块的方法，完成12×1024组并行信号的滤波运算。4.针对文中接口设计部分，讨论了系统集成验证方案，并将设计集成于一款异构多核SoC系统，完成了专用图像处理的演示实验。