随着高性能计算需求的增长和集成技术的发展,成百上千的处理器核将被集成到单一芯片上,片上网络正在成为下一代多核的重要互连模式。由于电片上网络在处理器核数增加时受到功耗的制约、无法很好地扩展性能,具有超高带宽、低时延、功耗与距离无关等优势的光片上网络(Optical Network-on-Chip,ONo C)作为有希望的解决方案被提出。相比于电片上网络,光片上网络的一个鲜明特点是支持波分复用技术,即多个波长的光信号可以在单一波导中同时传输。但由于光器件中的不利耦合,存在不同波长之间的串扰,多个波长信号在ONo C中累积的串扰会导致网络中光信噪比(Optical Signal-to-Noise Ratio,OSNR)的降低,影响ONo C传输的可靠性。波长分配作为ONo C设计中的一项关键技术对网络的性能有着重要影响,本文旨在通过设计优化的波长分配策略改善ONo C的通信性能,包括降低串扰、提高光信噪比,改善通信时延等方面。由于应用映射到ONo C后物理通信路径固定,在同时通信情况下一些串扰噪声无法避免,本文提出了一种最佳能效下降低串扰的波长分配策略,旨在满足波长冲突约束条件下,最小化应用在ONo C中的最坏情况串扰噪声。考虑到光片上网络串扰及波长资源的特点,建立了以提升OSNR为目标的优化模型及相关约束条件;通过定义重叠通信路径,优化分配给重叠路径的波长之间的间隔大小以减小串扰噪声的积累;设计了基于蚁群算法的求解方案WA-ACO,可以自动为每对通信分配一个波长并找到串扰最小的波长分配方案。仿真结果表明,相比于其他几种固定的波长分配方法,应用pip和mwd在所提策略下可以实现至少21.2%和19.84%的OSNR提升,有效提高了ONo C的通信可靠性。为每对通信保留一个波长进行通信的方案虽然能效最佳,但其未能充分利用ONo C中波分复用技术带来的高带宽优势。针对在利用多波长并行通信降低传输时延同时引起了串扰增加的问题,本文设计了串扰和时延感知的多波长分配策略CLWA。通过为各通信对分配数目合理、间距优化的波长资源以均衡优化网络可靠性和传输时延;建立了串扰和时延相关分析模型以衡量波长分配策略的性能;结合智能蚁群算法与帕累托(Pareto)排序策略进行求解设计以解决多目标优化的波长分配问题。仿真结果表明,在不同波长总数情况下,所提分配策略均可有效获得一组Pareto前沿解方案,能在保障通信时延的情况下提高OSNR,满足可靠、低时延的数据传输需求。为了满足在线决策的实时响应需求,考虑到随机分配及连续分配等策略虽响应简单但易导致大量相邻波长信道被分配到相同物理路径上,引起串扰累积量增加、通信可靠性降低,本文提出了一种通信任务感知的可靠在线波长分配策略,旨在发挥可重配ONo C的灵活性优势的同时提升ONo C的传输可靠性。利用图论知识建立了通信重叠图模型,限制连接边两端的通信对不能同时采用相同波长以满足波长冲突约束;基于所提重叠图模型设计了重叠子图划分算法,通过在双波导连接的ONo C中动态决策各通信对的传输波导以降低通信的路径重叠、减少串扰源,且该子图划分算法可以扩展到两根及以上连接波导数目的ONo C中使用;在子图划分的每步决策中都选取局部最优解而非回溯迭代,可满足在线运行的快速响应需求;针对划分的重叠子图分别优化通信使用的波长间距,避免为重叠通信分配相邻波长信道以进一步降低串扰、提高通信可靠性;仿真结果表明,相比于随机分配、首次命中等策略,所提分配策略可以分别带来11.89%和16.81%的平均OSNR提升。