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随着单个芯片内部集成的核数不断增加，传统的总线、交叉开关以及点对点的通信架构面临着面积、功耗、延迟以及可扩展性等诸多不足，已经无法满足片上系统的通信需求。片上网络具有较好的可扩展性，并能够在核间提供高带宽、低延迟的通信服务，因而被广泛应用在多核芯片中。本文以优化片上网络的通信性能为目标，对片上网络的自适应路由算法和时分复用片上网络的设计与优化技术等方面进行了研究。本文的主要研究内容和贡献总结如下 (1)定量拥塞状态信息的自适应路由算法研究。针对定性拥塞状态信息无法提供细粒度的拥塞状态评估，在一些情况下容易导致错误的路由决策，本文提出基于定量拥塞状态信息的拥塞感知自适应路由算法。为此，本文利用一个低开销的拥塞状态信息传输网络，通过传输拥塞状态信息变化量的方式，大大降低了定量拥塞状态信息传输网络的连线成本开销;其次，基于双门限比较的自适应路由算法，充分结合了拥塞避免和综合评估两种策略的优点，因此能够给出更有效的路由选择。实验结果表明，与已有的基于定性拥塞状态信息的自适应路由算法相比，本文的方法能够获得最大17.13％的网络性能提升。 (2)聚合拥塞状态信息的自适应路由算法研究。基于聚合拥塞状态信息的自适应路由算法，由于容易受到非转发路径上节点的干扰，因而导致错误的路由决定。为此，本文提出有效区域拥塞感知自适应路由算法。本工作首先通过减少拥塞状态信息聚合区域的方式，来避免聚合的拥塞状态信息中引入过多的干扰;其次，根据目标节点的位置，动态调整本地和非本地（聚合）拥塞状态信息的权值，来精确的评估路径的拥塞状态;最后，在每个维度或象限方向上利用1根连线进行拥塞信息传输，极大的降低了拥塞状态信息传输网络的成本开销。实验结果表明，与先前的聚合拥塞信息的自适应路由算法相比，本文方法能够最大提升11.7％和平均提升6.02％的网络性能。 (3)时分复用片上网络设计与优化。针对“流水线”调度的时分复用片上网络，受限于复杂的全局时钟网络以及低的网络利用效率等问题，提出一种时分复用片上网络设计。首先通过建立专属的调度控制网络，有效地避免了对全局时钟网络的依赖;然后提出最小空余带宽分配算法，合理地选择调度周期和分配带宽;最后利用双重交换仲裁设计，使用网络中空闲时间片来提升性能。实验结果表明，与之前的工作相比，本方案能够在严格保证“应用域”之间无干扰的同时，取得更好的网络传输性能。