本发明公开了一种嵌入式Flash片上读指令硬件加速方法和装置。其中，所述方法包括：利用预设的紧耦合的片上读指令硬件加速器架构，基于指令预译码及指令信息分类器对处理器流水线前端的指令进行归类；基于指令位宽扩展及硬件预取机制，对第一类型指令的硬件加速；基于高精度混合分支预测器机制、组相联高速缓存机制对第二类型指令的硬件加速；并基于HLS构建参数化的ESL系统模型及硬件电路生成器，对片上系统关键部件进行性能分析；通过主频硬件检测器及硬件自适应动态切换策略，对嵌入式Flash片上指令读取速度进行实时调整。采用本发明方法，能够确保片上系统在高、低频等不同应用场景均能获得最佳的嵌入式Flash片上指令读取速度，有效提升片上系统的性能。