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当今工艺水平的发展已经可以在单个芯片上集成上百万个晶体管，并且集成度还在按照摩尔定律的预测发展。为了有效利用不断增加的片上面积，实现任务级并行的概念，单个芯片上将会集成越来越多的处理单元，如通用处理器、DSP、存储器、ASIC、可重构硬件和定制硬件。另一方面，当今基于总线的SoC设计在扩展性、模块化和可重用方面存在不足。持续增加的片上资源数目和基于总线的SOC遇到的问题使设计者开始研究一种可扩展的、模块化的、有效的片上通信架构——片上网络(NoC)。通过片上互联结构从总线到NoC的改变，新的设计方法学可以使用更少的设计和验证代价达到更好的性能。许多设计工作都提出了不同的NoC结构，使之能够更有效地应用于片上通信。
设计和选择适当的片上通信结构和路由算法是设计和实现完整的NoC平台的关键步骤。本论文的贡献在于提出了一些用于片上通信的有效的、可扩展的、优化的结构和路由算法。为了评估提出的结构相对于规则结构的性能，开发了两种通用仿真模型。一个称为“面向对象的NoC仿真模型”，基于NS-2的对象工具指令语言；另一个称为“基于组件的NoC仿真模型”，基于互联网络仿真器(CINSIM)的组件库的使用。下面简要介绍一下本论文提出的结构和路由算法：
1.首先，提出了一个用于片上通信的延时优化、可扩展的互联结构——二维对角网格(2DDgl-Mesh)。二维对角网格结构在代价、面积和实现问题上大都类似于传统的二维网格结构，但是在延时和丢包率方面有更好的性能。根据这两个结构的需要，选择面向对象的NoC仿真模型用于它们的评估和分析。并且使用了一种可以覆盖多种不同通信流行为和建模仿真参数的通信流选择模型，用来在NS-2中评估这些结构。结果显示，二维对角网格在平均延时和丢包率上优于二维网格。
2.其次，提出了一个可扩展的和面积代价更小的交换网络——可扩展最小化蝶形胖树(SMBFT)，并提出了相应的用于该交换网络的布图规划和可扩展路由算法。使用了基于组件的NoC仿真模型，来评估SMBFT在稳定状态和短期行为中相对于BFT和二叉树交换网络的平均延时。结果显示，SMBFT在平均延时和代价上优于另两种结构。
3.最后，提出了一个用于H.264编码器芯片的专用NoC结构。开发了该结构的专用交换算法，可以显著减小交换机尺寸。为了设计该专用结构，对H.264编码器各个模块之间的通信流行为和该结构的专用设计参数进行了建模。随后，对于专用NoC和包含相同节点数的二维网格结构的H.264编码器，使用了基于对象的NoC仿真模型进行了比较。结果显示，专用NoC(ASNoC)在平均延时和丢包率方面优于规则二维网格结构。