片上网络技术已成为目前国内外研究的热点,它对于解决片上多处理器之间的通信瓶颈,提高片上多处理器系统的性能,促进高性能计算机的发展有着重要的意义。为了提高片上网络的研发效率,减少片上网络的开发周期和开发成本,研究一种能快速准确地评估片上网络性能的方法是有意义的。此外,由于片上通信环境的特殊性,片上网络对系统资源、面积和功耗等开销有严格的限制,因此,研究在约束条件下片上网络的性能优化方法是很必要的。本论文正是针对上述问题,在以下几个方面对片上网络的通信性能分析与优化问题进行了探索性研究:1.从分析片上网络的系统特性和应用特性入手,解决片上网络通信性能的分析建模问题;对采用虫洞机制的片上网络,本文利用半马尔科夫过程描述了路由节点的各种状态,并以此为基础分析虫洞机制路由节点的性能和片上网络的通信性能。对采用存储转发/虚切片交换机制的片上网络,本文将路由节点中的各个输入缓存抽象为排队系统,通过对排队系统的分析求解数据通过路由节点的延迟,并在此基础上分析整个片上网络的通信性能。2.在片上网络缓存资源的约束下,提出新的片上网络缓存资源优化方法,以提高片上网络通信性能;对片上网络路由节点中的缓存资源,本文研究了缓存优化配置的方法,以在不增加缓存总开销的情况下提高片上网络通信性能;对片上网络接口中的缓存资源,本文研究了最佳的网络接口缓存大小,以在保证数据服务质量的同时避免缓存浪费。3.在片上网络带宽资源的约束下,研究了链路带宽对片上网络性能的影响,并对非均匀链路带宽的片上网络进行了仿真以修正片上网络的通信性能分析模型。在此基础上,本文提出了片上网络链路带宽的优化设计算法,以降低系统对带宽的需求,从而为片上网络面积和功耗优化提供了理论依据。4.研究了特定应用在不同映射方案下对片上资源的需求,并基于蚁群优化理论提出了约束条件下的片上网络映射算法以降低片上网络的开销、提高片上网络的性能;然后分别在延迟约束、缓存资源约束和带宽资源约束的前提下验证了本文映射算法的可行性。5.对片上网络常见调度策略进行了总结,并分析了他们的不足。在此基础上,结合片上网络自身的特点,研究了片上网络中的动态调度策略,并提出了相应的调度器设计方案,以解决片上网络调度中的“饿死”问题。同以往的调度算法相比,本文的动态仲裁路由器对片上网络通信性能有一定改善,并减少了网络接口处对缓存的需求。