片上网络(Network on Chip, Noc)是在集成电路芯片上实现的基于互联通信的一种网络系统,它是片上系统(System on Chip, Soc)的一种改进。随着集成电路技术的发展,采用总线结构的片上系统已经无法满足日益增加的网络通信需求。片上网络通过移植计算机系统中的网络技术,使用网络结构来代替传统的总线结构,解决了片上系统总线结构的通信瓶颈问题,具有较好的发展前景。片上网络的拓扑结构定义了网络中节点和线路的布局和链接方式。作为片上网络的关键技术之一,它对整个网络的吞吐、时延、容错能力以及负载均衡等性能具有至关重要的影响。本文对片上网络的拓扑结构进行了研究,主要工作包括如下两个方面：1.分析了应用于计算机网络中的多级网络拓扑模型—Clos网络拓扑结构,提出了可以应用于片上网络中的折叠式Clos网络结构。该结构将Clos网络中的输入级与输出级整合为一个模块,同时完成输入输出功能。通过提供数级的中间交换模块来提高网络的路径多样性。本文针对折叠式Clos网络的特点,提出了一种无死锁的路由算法,并对中间模块选择策略进行了分析设计。OPNET仿真表明,与已有的几种拓扑结构相比,折叠式Clos网络在时延与吞吐等性能方面表现良好。2.结合Clos网络拓扑和蝴蝶网络(Butterfly Network)的特点,提出了BFC网络拓扑结构。该结构将蝴蝶网络中同层不同维的数个节点模块整合成一个新的模块,原网络中不同层间的信息交换在新网络中统一由一条双向链路来完成。在路由过程中,非目的节点的其他节点都可作为中间级,“中转”数据包来完成路由任务,使网络具有了“多级”特性。本文对BFC拓扑和蝴蝶拓扑进行了仿真分析。结果表明,BFC拓扑结构继承了Clos网络路径多样性丰富的特点,在拥塞程度较高的网络环境下,时延和吞吐性能表现要优于蝴蝶网络拓扑。