随着半导体工艺尺寸的不断缩小,单芯片集成的晶体管数量越来越多。通过提高微处理器主频来提升其性能的方式已经不能满足应用对性能的需求,微处理器体系结构向多核和众核系统发展成为必然趋势。随着单芯片集成的微处理器核的数量越来越多,2D NoC已经不能满足多核处理器核间通信的需求,3D NoC由于其低延时和高带宽的优点成为了工业界和学术界的研究热点。由于三维堆叠导致各硅层之间的散热路径长度和散热效率存在很大差异,如何保证3D NoC在温度可控的同时提供高性能成为亟待解决的问题,3D NoC动态温度管理方法是解决该问题的有效方法。本文围绕主动式温度管理方法的温度预测方法和基于热点的3D NoC路由算法进行了研究,主要研究内容和创新点如下:(1)剖析了Access Noxim模拟平台,理解模拟平台的各个组成部分,研究模拟平台的运行机制和实现原理,本文将基于此平台展开课题研究。(2)传统的反应式温度管理方法在出现温度过热之后才启动温度管理,由于温度获取和温度控制之间存在较长延时,容易对微处理器芯片造成永久伤害,为了能及时掌握系统温度状态,可以提前对系统温度进行预测。本文首先对三维系统等效导热模型进行了研究,然后对静态温度预测方法进行了优化,提出了每个采样周期都进行RC参数抽取的动态温度预测方法。实验显示,与静态方法单周期预测结果相比,虽然动态预测计算复杂度有所增加,但预测精度提高了92%。多周期温度预测实验中,预测单个节点的温度最大平均绝对误差约为0.009℃,预测2*2区域的温度最大平均绝对误差约为0.086℃,预测时效性较好。(3)为了更好的根据硅层的散热效率控制网络流量,本文提出了通过判断源节点到目的节点的层间距值来对网络中各硅层流量进行分配的ILDR路由算法。该算法可以根据不同的网络规模设置不同的层间距阈值,对网络流量的分配有很强的可控性。在Access Noxim模拟实验平台上对所提出的算法进行了实现,并与两种其他路由算法进行实验比较。实验结果显示,在发包率为0.025时,平均时延降低了50.59%?86.27%,吞吐量提高了9.23%?25.89%,有效提高了3D NoC系统的网络性能。虽然总能量消耗增长了9.29%?34.04%,但能量延时积(EDP)下降了37.52%?81.41%,能量效率也更高。