片上网络由于其具有良好的可扩展性、传输并行性和灵活性等优点,被认为是适合在大规模片上多处理系统中代替传统片上互连方案的新兴通信架构。网络分配是片上网络设计流程中的一个重要步骤。针对片上网络的网络分配里与任务映射相配合的路径分配中单维序路由策略限制了可行解空间的问题,本文提出了基于双维序路由策略的网络分配方法。其中在路径分配步骤中采用了双维序路由法,并设计以带宽、延时和无死锁为约束条件,以降低动态及静态能耗为优化目标的遗传算法求解。实验结果表明,该方法可以扩大任务映射可行解空间,求解最小所需带宽比单维序法平均减少6.3%,并且在各种带宽场合时均能求得更低能耗解。片上网络应用具有较高的通信质量要求。针对面向实时应用的片上多处理系统对片上网络提出的低延迟和低抖动通信质量要求,本文设计了一种高效的QoS实现方案,并设计了支持本QoS方案的片上路由器VLSI结构。该方法将传输消息分为延迟敏感、抖动敏感和非敏感三类,对路由器中的旁路通道采用预先申请和动态调度机制,根据任务的通信需求和优先级制定了合理的资源分配方法和冲突处理规则。其中低延迟服务机制利用旁路和专用虚通道使延迟敏感消息尽快转发,低抖动服务机制利用虚通道保留技术和自适应路由算法维持突发消息的传输连续性。实验结果表明,与仅基于优先级和专用虚通道的QoS机制相比,该QoS方案使延迟敏感消息的平均延迟降低了41%,突发消息的平均延迟差异降低了39%,能为片上系统应用提供高质量的差别型服务。把数据可靠无误的传到目的地是片上网络服务质量的又一个基本要求。随着半导体器件尺寸的缩小和SoC系统工作电压的降低,串扰等噪声严重影响了传输链路的可靠性,NoC应采取一些错误控制方案来维护数据传输的正确性和可靠性。综合考虑数据传输容量、时间约束、电压摆幅等多个因素对可靠性的共同影响,本文以单一通道的可执行能力模型为基础,通过分析不同错误控制方案的原理和特征,为通信路径建立了可执行能力模型,并评估了点对点纠错、点对点重传、端对端重传和混合方案等错误控制机制的保护效果。利用该模型本文还提出了能耗约束下的可靠性优化方法。实验部分以简单的应用实例展示了本文建立的可执行能力模型的用途,包括比较了不同错误控制方案的可执行能力,以及在一定的能耗约束下寻找可执行能力最大化的电压配置方案等。实验结果表明,在时间约束宽松的条件下,混合方案下通信路径具有较低的出错概率；在时间约束紧迫的条件下,点对点重传方案对数据传输的保护能力更好。