为了克服传统芯片中总线通信的诸多问题，片上网络（Network on Chip，NoC）作为一种新颖的解决方案被提出。随着片上网络的发展，其研究领域已经从二维扩展到三维空间，将三维技术和片上网络结合可构建高带宽、低延时、低功耗的片上系统。但片上网络同样会面临着网络的通信问题。所以如何确保传输数据的服务质量(Quality of Service，QoS)己经成为研究人员关注的问题之一。其中片上网络中的路由算法对于保证其服务质量占据着举足轻重的地位，一个好的路由算法将能很大地提高服务质量的保证性能。本文基于NoC基础理论，在三维片上网络仿真系统上研究并实现以生存时间(Time To Live，TTL)为通信约束的服务质量的软服务保证(GT)机制。然后提出一种基于两级拥塞信息控制的自适应最短路径路由算法，来提高GT业务的成功收包率。具体工作如下：1.在原有基于消息传递式片上网络仿真器(Message-Passing Style NoCSimulator，MSNS)的基础上进行改进，将仿真器从支持2D结构扩展到支持3D结构。2.结合TTL概念，采用SystemC语言在3D-MSNS仿真器上完成支持软GT服务类型的3D-TTL-QoS-MSNS仿真模型的搭建。3.提出一种基于两级拥塞信息的自适应最短路径路由算法。该算法从研究局部拥塞控制机制出发，结合自适应最短路径路由和动态虚通道技术，很好地降低热点拥塞状况，获得更高的片上网络吞吐量和更低的延时。4.将该算法应用到3D-TTL-QoS-MSNS仿真器中，仿真表明该算法不仅改善片上网络的整体性能，还增加GT数据包的成功收包率，从而提高网络的服务质量。