矩阵运算被广泛地应用于信号处理系统中,在科学计算、数字信号处理和图像处理等领域发挥着巨大的作用,因此实现矩阵的高性能运算具有非常重要的意义。随着半导体技术的不断发展,FPGA已经具有极其丰富的运算逻辑资源,兼有运算能力强、能耗比高、可重构等优点,因此研究基于FPGA的矩阵算法IP核设计技术有着很大的工程应用价值。为了实现矩阵运算的高效数据传输,本文首先研究了SRIO互联技术,采用一种可以支持对板内存储空间动态访问的地址映射机制,设计并完成了基于FPGA的高速SRIO通信接口IP核；本文研究了矩阵转置的实现方法,深入分析了不同存储介质的特点和适用性,提出了一种基于多级缓存的转置结构,同时采用乒乓机制实现转置的流量控制,在此基础上设计并完成了基于DDR+QDR的矩阵转置IP核,可以实现更高数据通过率的矩阵转置算法；本文通过分析协方差和广义内积的运算特点以及数据依赖关系,进而优化算法流程,在此基础上设计并完成了具有标准化总线接口的矩阵协方差IP核、广义内积IP核和权值IP核,其结构都具有良好的可扩展性,并且支持参数的动态配置。本文结合高级验证方法学,完成了基于System Verilog的验证平台,提高了算法IP核的调试效率。最后搭建硬件实验平台,验证了本文设计的矩阵算法IP核的正确性,在时钟频率200MHz的条件下,能达到18.68Gflops的处理能力。