当前,随着芯片内部核数和Cache容量的增加,片内的互连压力越来越大,传统的互连方式越来越不适应现在的需求。典型的传统互连方式有总线和交叉开关。总线在每个时钟周期只能处理一个节点发出的信息,对于一个8核以上的处理器如果采用总线连接则吞吐率太低。而交叉开关的面积和端口数的平方是成正比的,对于16核以上的处理器采用交叉开关则面积开销太大。片上网络成为解决片上互连问题的重要手段。片上网络(Noc)的设计内容主要包括拓扑结构设计、路由设计和流控。Mesh和Torus结构是目前Noc中用得最多的拓扑结构,其布局简单、链路利用率高且可扩展性强。路由算法是路由设计的重要部分,它决定了数据包传送的路径,Noc的许多特性如连通性、自适应性等都由路由算法决定。如何对路由算法的延迟及积压特性进行衡量,并合理的评估路由算法对于片上网络的设计具有重要意义。同时,拓扑结构的不同也极大地影响了片上网络的性能,对拓扑结构的延迟等参数进行测量对其设计具有重要意义。在以往的研究中,片上网络的参数测量主要是通过模拟器的方法,该方法时间及资源的占用率高,且模拟方法得到的是网络的平均性能参数。在网络的Qos服务中,网络在最坏情况下的性能参数比平均参数有更高的参考价值。网络演算是一种基于最小加代数和最大加代数的网络性能分析工具,具有深厚的理论背景,使用网络演算对网络进行分析相比于传统的模拟器方法占用时间及资源少,并能极大地推进Qos领域的研究。本文采用确定性网络演算为工具,分析了在片上网络中通用的路由算法,并提出了路由算法评估的通用算法,与Omnet++工具产生的结果进行了对比分析。考虑在3D Noc结构中链路的复杂性,分析了其时延参数,综合其它性能对两种不同结构3D RNT和3D MMT进行了性能对比。论文的主要研究成果包括以下几个方面:1.采用确定性网络演算的方法分析了片上网络使用广泛的2D Mesh结构下的两种路由算法,XY和XY-YX路由算法,对比分析了在两种路由算法下,网络流的端到端延迟以及结点的积压情况。2.提出了片上路由算法评价的通用算法,并对比了算法结果和Omnet++仿真得到的结果,算法相比于传统的模拟器方法时间复杂度低,占用资源少,能得到网络最坏情况下的性能,对网络的Qos服务具有重要意义。3.分析了两种3D片上网络复杂结构下网络的时延情况,并进行了对比分析,并结合其它相关参数得到两种结构的综合对比。本文面向片上网络的通讯需求,采用网络演算的方法对片上网络的路由算法及3D结构进行了研究,在路由算法的延迟、积压及3D结构的延迟状况进行了研究,并进行了仿真实验。上述研究成果对于片上网络路由算法的评价及片上网络结构的研究具有重要意义,并对于网络演算的应用研究具有一定的应用价值。