近年来,集成电路技术不断飞速发展,同时高性能计算需求的提升,都强力推动,片上系统遵循着如下趋势发展:由多核到众核,由总线到网络,由集中存储到分布式存储。作为多核系统的通信互连架构,片上网络具有高带宽、低功耗、可扩展性好等特点,是一种理想互连结构。随着技术发展,计算核取代了处理器成为大规模并行计算的基本处理单元,计算核之间的通信能力很大程度上限制了程序的并行性。多播这种典型的核间通信模式广泛存在于大规模并行计算应用中,并成为影响多核处理器并行处理性能的关键要素。高效的多播路由器体系结构研究成为片上网络领域的一个重要课题。片上网络的功耗问题日趋恶化,对于高能效的计算,减小片上功耗显得十分重要。本文基于单周期多跳异步中继传输网络SMART,研究片上网络的功耗优化和多播通信。本文的主要研究成果和主要内容体现在以下几个方面:(1)分析研究了单周期多跳异步中继传输网络SMART,在SMART网络中,报文能够单周期穿过多跳到达目标节点。分析它的特性,并对其进行性能评测。(2)提出基于SMART的路由器关停片上网络设计。在这种设计中,路由器关停后仍能保持一定的网络连通性,减少了低功耗带来的性能下降。(3)提出基于SMART的多播路由算法设计。多播报文能够在单周期内到达同一维上的多个目的路由器。