三维片上网络相比二维片上网络具有更好的网络通信性能,其体系结构与设计方法也更加复杂,为灵活、准确、高效地对3D NoC进行仿真,构建一个基于多FPGA的3D NoC动态可配置仿真平台具有非常重要的意义。论文首先研究了3D NoC的体系结构特征与性能评价指标,提出了一种模块化与参数化的3D NoC系统建模方案,采用拓扑结构、路由结构、路由算法、通信链路与流量模型等5类参数对3D NoC的资源节点、路由节点、网络接口与通信链路等4个功能模块进行建模。针对现有多数仿真平台存在的配置不够灵活或者评估效率低等缺点,设计了基于多FPGA的3D NoC动态可配置仿真平台RcEF3Ns。该平台将3D NoC的水平层和垂直层分别构建于单独的FPGA,并在FPGA中设计了具有多种参数可配置的基本单元R-Cell与拓扑结构交叉矩阵TCM,可通过上位机图形化配置软件实现3D No C的重构设计,并在DNV6F6PCIe开发板上进行仿真。RcEF3Ns仿真平台具有配置灵活、周期级精确、可拓展性和可伸缩性强等特点,评估效率比同类硬件仿真平台提升10倍以上。在对3D NoC建模与仿真的基础上,提出了一种热/流感知的高性能3D NoC设计方法,将混合型3D NoC的垂直总线设计成频率动态可调的DFSB总线,并通过垂直总线动态调频策略TFSP与温度热点感知自适应路由策略HAAR协同进行散热管理,两种策略分别从时间与空间上对通信流量的分布进行引导,使混合型3D NoC系统达到热/流均衡。该散热管理方案在满足散热性能要求下,可提高吞吐率24.5%,降低网络延时33.1%。