微处理器是计算机系统的核心部件，它的性能决定了计算机的整体性能。而微处理器的设计在计算机发展领域的地位非常重要。如何设计高性能的微处理器一直是设计者们探讨的课题。MIPS是流行的一种RISC处理器，适宜设计流水线微处理器。它的工作原理是用软件的办法解决流水线中的相关问题。首先阐述了MIPS指令集的特点。其次，描述了该微处理器中设计的共包含21条常用指令的格式与功能。根据MIPS五级流水线的设计思路以及指令执行过程中的所经过的五个阶段，详细描述了微处理器的各个阶段内各模块的内部功能，以便对后续的整体设计提供逻辑功能的支持。本文还提出了在设计流水线过程中所涉及的各类数据相关问题的解决办法。在完成所有的子模块以及数据通路设计之后，进而对32位微处理器进行整合设计。在各模块设计完成之后，采用FPGA验证工具对设计进行仿真和验证，测试波形表明了设计功能的正确性。最后，将每个测试文件下载至FPGA开发板上得以验证。本文是在研究32位微处理器内部结构以及MIPS指令集的基础之上，在Altera公司QuartusII和Modelsim软件的开发环境中，采用VHDL语言完成的32位微处理器的研究与设计，硬件开发板采用的是Cycloneii FPGA开发板，通过验证结果表明，本文中所设计的微处理器满足设计的目标要求，其最高时钟频率达到了25.32MHz。