随着片上系统(System on Chip, SoC)集成度的提高,传统的总线结构已不能高效满足当前IP核之间的通信需求。为了克服总线结构的不足,片上网络(Network on Chip, NoC)作为一种新的解决途径被提出。拓扑结构的研究是片上网络技术研究的重要领域之一,它定义了网络内结点与链路的布局和互连方式,对整个系统的信息传输速度、容错能力和路由算法等方面都有着至关重要的影响。片上网络拓扑结构经过近几年的研究与发展,出现了很多原型实例和研究方法,但针对网络芯片面积、能耗以及优化物理布线方式等问题还没有成熟的解决方法。为此,本文针对片上网络的拓扑结构进行了研究,主要的工作包括如下两个方面：1.在研究分析Octagon、BFT、Mesh、Torus等拓扑结构的基础上,针对Octagon结构的单点失效和Mesh结构网络直径过长的缺陷,提出NST的结构。该结构以六边形作为基本结构向外扩展,相邻两个六边形共享同一条边,从而解决了Octagon中单点失效问题。本文给出的布线设计以及最终的物理布线效果图,有效地减小了芯片的设计面积。同时,针对NST结构的特点,设计并实现了无死锁的NST路由算法。该算法根据源结点和目标结点的坐标相对位置选择消息的输出端口。通过OPNET仿真分析表明,相比已有拓扑结构(如Mesh, Torus, BFT, Octagon等),NST在网络延迟、吞吐、能耗和芯片面积等方面都有很明显的优势。2.根据簇型拓扑结构的良好本地特性,提出了CMesh拓扑结构。该结构在二维网状结构排列规则的基础上,将簇型子网这一中间层次引入到整个网络中,子网之间呈Mesh结构互连在一起。子网内部以一个路由器为中心,分别连接到子网内的其它四个路由器,从而形成簇型互连结构。本文对CMesh和Mesh结构进行了仿真分析。结果表明,CMesh结构在热点流量和均匀流量下,比Mesh结构有着较低的延迟和较高的吞吐。