随着集成电路制造工艺的持续发展,基于共享总线机制的传统片上系统的体系结构,无法解决复杂多样的系统通信需求,如互连线延时、系统全局同步和设计效率。为彻底解决片上系统瓶颈问题,借鉴了计算机网络和并行计算技术,提出了全新的互连结构——片上网络。它具有更好的可扩展性、可预见性和整体性能。然而为解决二维片上网络布局的局限性,将三维集成技术与片上网络有机结合,形成三维片上网络架构,进一步提升了系统性能。同时,将异步电路设计概念加入到片上网络中,提出了异步片上网络架构,解决了同步片上网络中庞大的时钟树设计导致的面积和功耗问题。异步网络中节点间的通信是通过握手协议控制,且接口统一。因此降低了功耗和电磁干扰,增加了可靠性,提升了整体性能,满足了片上网络的高带宽需求。论文的主要创新点如下：(1)提出一种新型的高效率、低开销的容错方法一基于动态优先级的偏转路由方法。首先考虑目的节点和当前节点的位置关系对路由的影响,提出一种DPDR算法,通过偏转绕过故障区域,始终选择最优路径传输数据包；其次采用两级交叉开关结构的路由器,大幅度降低了数据包传输的平均延时；最后将两者相结合,得到一套完整的容错方法。该方法能有效的降低功耗和平均延时,且面积不随网络规模增大而增加,提高整体性能。(2)采用异步电路和容错路由机制,设计出一种异步可容错片上网络路由器。该异步路由器是基于准延时不敏感逻辑,采用四相握手协议和1-of-4编码方式,且路由计算单元的可容错性硬件设计,是根据当前节点和目的节点的相对位置关系,以选择最少跳数的路径为目标,绕过故障区域路由数据包。这种设计结构具有良好的可扩展性和容错能力,且适合大规模全局异步局部同步系统。