随着半导体工艺的进步,单个芯片上所集成的晶体管数目越来越多,目前已经发展到10亿量级。另一方面,传统的单核已经渐渐不能满足人们对集成电路性能的强大需求,不论嵌入式应用领域还是通用处理器领域,多核已经成为趋势。在这种背景下,多核之间的片上互连变得越来越为重要,而其中最重要的一个研究方向就是片上网络(Networks-on-Chip,NoC)。该技术将传统计算机网络的互联技术用在了单个芯片的多个硬件资源之间。本文首先研究了NoC领域的关键技术,包括各种拓扑,路由仲裁与交换机制等,并对常用的解决方法进行分析和评价。其中重点研究虫洞路由机制,并分析了该机制存在的问题,以及针对这些问题现有解决方案的优缺点。基于这些研究,本文提出了一种新的环形NoC架构。该架构以目前工艺所能实现为前提,在不消耗过多资源的情况下,使用改进的虚通道技术消除了环形网络中的死锁和队头阻塞。该架构还利用虚通道技术在环形拓扑中消耗少易实现的特点,在交换节点内部减少了一级流水线,在不影响系统运行频率的基础上减小了传输延时。仿真和综合结果表明,该架构在芯片面积功耗合理的前提下,拥有良好的延时和吞吐率性能。