高性能低功耗片上网络的设计是关于性能与功耗开销的权衡,设计目标是在尽可能不增加功耗开销的前提下,提高片上网络的性能。因此需要设计人员在系统级设计阶段利用高层次的功耗与延时模型对系统进行相关的功耗开销与性能评估和决策性选择,而不至于把所有功耗与性能方面的约束交给更低层次的设计。课题的主要工作是在已有片上网络通信部件RTL级模型的基础上,对功耗与传输延时进行建模,用来进行系统级的性能功耗评估。论文首先介绍了与功耗、延时模型密切相关的通信体系结构,在研究原有网络接口的基础上,改进了其组包解包流程,并实现了OCP协议的读操作。然后针对现有片上网络体系结构级功耗模拟器在准确度方面的不足,采用宏功耗模型思想来建立网络接口单元和路由单元的体系结构级功耗模型。在Synopsys公司EDA平台下,使用SMIC 0.18μm工艺库,将由功耗模型得到的预测结果与使用PrimeTime PX得到的门级功耗仿真结果进行比较,实验结果表明,本文提出的功耗模型平均误差为5.2%,评估效率提高了600多倍。另外,论文运用排队论建立了基于M/G/1的延时模型,该模型同时考虑了路由单元有限缓冲区和虚拟通道技术对网络传输延时的影响,并提出了基于倒推思想的延时模型求解算法,用来分析具体应用的数据传输延时,与RTL级仿真平台得到的实测结果相比,延时模型的平均误差为8%,评估效率提高了约250倍。最后,将功耗与延时模型应用于基于片上网络架构的H.264解码器系统级设计。在对并行任务划分的基础上,运用功耗与延时模型分析比较不同映射策略下的功耗与性能。仿真比较结果与实例应用表明,本文提出的功耗与延时模型可以为片上网络系统级设计提供准确高效的评估平台。