半导体工艺技术的飞速发展使片上集成更大规模的硬件资源，芯片设计遇到了高功耗，性能极限，互连延迟等性能提升的瓶颈问题。NoC（片上网络）的设计架构的出现，使得从基于计算的设计转变为基于通信的设计，并且实现可扩展的通信架构。NoC（片上网络）作为一种新兴的片上网络通信，克服了传统的总线系统的缺点，显著提升了系统的性能。被认为未来多核技术发展的必然方向。　　为了更加有效的组织利用片上多核处理器，论文依据现有的片上网络，研究了经典的网络通信架构，将成熟的高性能集群系统引入到片上多核处理器体系结构。依据集群系统的特点，分析研究了集群系统的通信特点及其对通信要求，本文提出了基于集群系统的分级虚拟总线互连网络结构，在已有片上网络的基础上根据请求动态重构虚拟总线，支持多核数据通信提供低延迟的单播和高性能多播/广播服务。　　本文使用Altera公司的EDA工具及Verilog HDL语言来设计、仿真系统内的通信节点、网络接口和缓存结构，利用Quartus Ⅱ 8.0进行了综合、布线和仿真，最终以Altera公司的EP2C35F672C6芯片为目标下载，可正常工作在50MHz时钟频率下，完成基本数据读写传输测试。　　测试结果表明系统在功能上能够满足异构多核心处理单元对数据访问的基本要求。在路由选择复杂性和数据通道利用率等方面，较传统的NoC封包转发机制有一定的性能互补性，在并行数据访问方面优于传统的总线互连结构。论文的完成为进一步优化设计和应用研究提供了支持。随着更多优秀的片上网络拓扑结构和通信方式的出现，相信通过与本文类似的研究与探索，亦能找到适用于目标系统的更优化的系统互连架构设计解决方案。