随着集成电路技术的发展,诞生了峰值运算能力达每秒数百亿甚至千亿次的高性能数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP）,这对高性能计算领域起到了极大的推动作用。然而,随着处理器计算性能的不断提升,传统千兆以太网接口的通信速率已然无法满足处理器对外部数据的需求,从而造成数据通信瓶颈,制约DSP芯片的处理效率。因此,针对高性能DSP芯片的万兆以太网接口设计与实现迫在眉睫。本文主要研究用于高速外设的万兆以太网介质访问控制器（10Gigabit Media Access Controller,XGMAC）部件,旨在为高性能DSP内核提供高速数据传输方案。（1）本文首先对IEEE802.3ae万兆以太网规范及其相应的体系结构进行了分析研究,并对万兆介质无关接口协议、万兆以太网帧格式、全双工流量控制原理、循环冗余校验原理、欠缺空闲计数原理等进行了详细介绍,为本课题后续XGMAC的功能设计与寄存器传输级（Register Transfer Level,RTL）实现打下理论基础。（2）然后简要介绍了本设计所处的多核DSP系统结构,根据功能需求确定了万兆以太网系统的整体架构并进行了模块划分。随后详细介绍了XGMAC的发送模块、接收模块、全双工流量控制模块、介质无关接口模块等子模块的设计与实现。此外,本文还提出使用错误检测与纠正（Error Detection And Correction,EDAC）技术对万兆以太网内部存储器进行加固,以使其适用于抗辐照应用场景。（3）为了对设计方案进行功能验证,本文基于通用验证方法学（Universal Verification Methodology,UVM）搭建了XGMAC的模块级验证平台。此外还将万兆以太网系统嵌入进DSP集成开发环境并进行系统级验证,确保以太网系统可以实现与其他子系统的正常信号交互。最后开展回归测试并进行代码覆盖率收集、分析与补漏,确保验证完备充分。模块级和系统级验证结果共同表明,本课题中设计的XGMAC可以实现预期的设计目标。