1、本世紀初，W.J.Dally等基于大規(guī)模多處理器與分布式計算網絡提出了片上網絡這一概念。片上網絡互聯結構(Network on Chip，簡稱NoC)的提出，是為了滿足片上模塊之間通信高帶寬、低延時的需求，彌補傳統片上總線互聯結構中串行總線通信帶寬低、可擴展性差的不足。片上網絡的基本特征是模塊化設計片上互聯結構，各計算模塊之間通過片上的微型網絡進行并行通信，提供高帶寬低延時，同時提高可擴展性。片上網絡跟傳統計算機網絡有很多相似之處，比如

2、都有路由器、拓撲結構等設計因素，但片上網絡跟傳統計算機網絡有很大的不同，它是在單芯片上實現的微型網絡，要充分考慮功耗和面積限制，以及復雜連線帶來的時鐘周期增長等問題。因此片上網絡的設計是一種問題權衡，關于開銷、復雜度、性能等設計標準的權衡，設計目標是在盡可能不增加開銷和復雜度的前提下，提高通信性能。 由于片上網絡與傳統網絡有上述差異，在片上網絡結構設計中要考慮更多的開銷限制。本文的研究目的就是基于這些限制，設計出更適合片上網絡的

3、拓撲結構、路由器結構及其相關算法，從而使得片上網絡得到更好地應用，使得包含片上網絡的單片多處理器等片上系統得到更優(yōu)的系統性能。 本文的研究內容主要分為片上網絡的結構設計與性能分析兩大部分。其中結構設計主要包括拓撲結構設計、路由器調度算法設計、路由算法設計等；性能分析主要分析現有的經典網絡設計之間的性能優(yōu)劣，如調度算法、路由算法、流控機制等。內容具體分為三大部分，第一部分主要包括緒論、研究現狀及關鍵技術、研究平臺，即第一章、第二章

4、和第三章；第二部分內容為片上網絡結構設計，對應第四章和第五章；第三部分是性能分析與論文總結，包括第六章和第七章。 本文的研究方法主要是：基于Popnet與Godson用戶級模擬器，針對現有經典網絡結構在片上應用的不足，設計性能更有的網絡結構，最終分析評估它們的性能優(yōu)劣。 本文的主要研究成果如下： 首先，基于經典拓撲結構提出三種新型拓撲結構Xmesh，Storus和Rgrid，其中Xmesh在Mesh結構基礎上增加

5、了若干互聯線從而減小節(jié)點間跳數，同時增大了網絡的理想吞吐量，適用于小規(guī)模片上網絡，Storus以Torus結構為基礎，在網絡中增加了兩個哈密頓圈，適合多播或廣播，Rgrid是一個可擴展的拓撲結構，它減小了節(jié)點間平均距離又沒有引入長連線，適用于中小規(guī)模的片上網絡。 其次，本文針對單通道輸入隊列路由器提出了三種基于round-robin的調度算法，分別以三種不同的權值作為調度基準，與round-robin調度算法相比較，這些算法能夠