当前,嵌入式系统正逐渐朝着自主化、智能化方向发展,传统的处理器已经不能完全满足相应的需求。在一些特殊应用场景里,例如远程监控、自主控制、无人值守等系统设备中,就需要一种特殊、高效、精简的嵌入式系统,这样的系统既要有较好的安全性、实时性,又能支持在线交互、远程维护等特性,甚至在不宕机的情况下能够实现系统升级扩展和代码更新替换,而满足上述需求的理想系统之一便是Forth系统。但是,以往的Forth系统采用传统的寄存器CPU和Forth虚拟机技术,受制于上下文切换和虚拟机运行效率,使其难以满足强实时性需求。Forth堆栈处理器的出现,给上述问题的解决带来了曙光。Forth堆栈处理器并不是在寄存器式处理器上构建出堆栈结构,而是一种新的处理器。针对当前Forth堆栈处理器架构不支持多任务并发和事件实时响应及Forth堆栈处理器在实时多任务目标系统方面的不足等问题,在现有Forth堆栈处理器以及基于虚拟机的Forth操作系统的研究基础上,通过对快速低切换开销的Forth堆栈处理器架构、支持多任务的指令系统优化设计、面向多任务Forth处理器堆栈的设计、面向多任务的Forth自生成器、基于多任务的目标系统设计等关键技术研究,引入中断机制和定时器,提出了一种快速切换面向实时多任务的Forth堆栈处理器架构。同时,采用面向堆栈处理器的Forth自生成器技术,生成了具有可扩展、可移植特性,支持优先级抢占、时间片轮转以及强实时抢占等调度决策模式的Forth实时多任务目标系统,并在FPGA上完成了软硬件系统的实现。实验表明,本研究设计的面向多任务的Forth堆栈处理器及目标系统不仅支持实时多任务的运行,而且与当前基于寄存器处理器的嵌入式Forth实时系统相比,其最大关中断时间、任务调度与切换时间和任务响应时间等重要实时性能指标方面,均有明显提升,保证了Forth系统各项优异特性的发挥,满足嵌入式领域日益增长的应用需求。