矩阵运算作为现代信号处理中最常用的运算,在各个领域有着广泛的应用,其中,矩阵求逆存在运算复杂度高、数据量大、硬件实现难等问题,在语音信号处理、图像处理和机器学习等领域成为目前最具挑战性的研究课题之一。为了实现快速高效的矩阵求逆运算,在恒定效能功耗比的限制条件下,采用传统的通用型处理器已不能满足需求,随着芯片集成度不断提高,调整处理器结构以适应特定算法的定制计算技术逐渐成为研究的热点问题。本文针对矩阵求逆运算复杂度高、运算速度慢的问题,提出了一种基于RISC-Ⅴ架构的矩阵求逆运算专用指令处理器。主要工作内容如下:（1）首先,研究分析并推导证明了以向量运算实现矩阵运算的基本原理,简要分析常用的矩阵求逆算法,选择Sherman-Morrison公式作为基本求逆算法,对Sherman-Morrison公式进行分解,结合定制指令,将运算总步数从4n3+n2降低到4n2+n,并探索在tinyriscv处理器中实现定制指令的基本方法,为进一步在处理器中扩展指令加速器提供理论支撑。（2）对比扩展V-ALU与扩展向量协处理器两种加速结构,选择硬件资源占用少、加速比高且适用性强的扩展V-ALU加速结构,并设计基于4阶、8阶、16阶的V-ALU结构以实现不同阶矩阵的求逆。在此加速结构下,研究定制指令的优化方法,按运算类型分别对加减类运算指令和乘法类运算指令设计并行运算器,并对tinyriscv处理器的存储结构进行优化,提高运算速度。（3）基于扩展V-ALU加速结构与扩展指令优化方法实现扩展指令微处理器的整体设计,包括自定制指令编码、向量运算单元以及浮点运算实现,采用降低除法运算结果比特位的权值的方法,实现保留运算结果的小数位,解决循环运算过程产生的误差问题。（4）搭建软硬件测试平台对扩展指令微处理器进行测试。测试结果表明,使用向量定制指令加速器后4阶、8阶、16阶矩阵的求逆运算时间分别缩减了 63%、85.6%、92.6%,同时运算结果误差可降到10-3以下。最后,基于180nm的CMOS工艺实现该处理器的ASIC设计。