NoC是一种全新的集成电路(IC)体系结构，其核心思想是将计算机网络技术移植到芯片设计中来，试图从体系结构上彻底解决片上通信的瓶颈问题。相对于传统总线通信架构，NoC在可扩展性、可重用性、设计效率、带宽、同步策略等方面具有无可争议的优势，因此NoC成为解决片上通信问题最有潜力的方案之一。本文从NoC设计方法出发，对部分NoC关键技术展开了具体的研究，并且最终建立起NoC仿真平台，给出了NoC设计空间探索和系统性能评估的一般方法和工具。　　 本文在展开NoC具体研究之前系统地阅读了NoC领域的相关文献，对NoC设计方法进行了综述，内容涵盖了NoC基本概念、体系结构、通信协议、设计流程、关键技术和研究进展，为深入研究NoC奠定了基础。　　 本文首先对总线系统的特征和局限性进行探索，引出NoC取代总线的必然性和迫切性。文中建立了一个总线MPSoC仿真平台，定义了一套MPSoC性能评价指标，针对总线架构多处理器的效率问题以及应用特征对性能的影响等问题，设计了相应的实验并给出了详细的分析结果。处理器数不超过6时，总线MPSoC体现出很高的效率，而处理器数16几乎达到了总线MPSoC适用规模的极限；当处理器数量进一步增长，新兴的NoC将是更好的选择。　　 本文针对NoC设计中的功耗问题，建立了一个适合片上实现的路由器功耗模型，并且结合拐弯路由模型，提出了一种面向功耗的自适应路由协议。该协议根据网络的功耗状况动态地做出路由决定，从而优化了网络的功耗分布，能有效避免局部功耗过大。与面向拥塞的路由协议相比，该协议能够明显地改善网络的功耗分布(最大功耗和功耗方差最大下降分别可达4％和10％)，而网络性能的下降几乎可以忽略。　　 本文围绕NoC系统性能的关键影响因素--拥塞状态，提出了一种基于全局和本地拥塞预测的仲裁方法(GLCA)，以改善NoC网络延迟。相对于轮转优先级(RR)方法，该仲裁方法使得网络平均包延迟和平均吞吐量最大分别可改善20.5％和8％，并且在不同负载条件下都保持了其优势。综合结果显示，GLCA与RR方法相比，路由器仅在组合逻辑上有少许增加(25.7％)。　　 本文基于二维Mesh结构NoC平台，对NoC映射问题进行了研究。通过对NoC通信能耗和延时模型的分析，建立了旨在优化系统通信能耗和执行时间的统一目标函数。提出了通过优化链路负载分布间接优化延时的方法，避免了NoC等待延时精确建模的难题。并且采用蚁群算法实现了面向能耗和延时的NoC映射。调整相应参数，可以选择单一目标或者联合目标优化。本文还将映射优化结果转换成真实的通信任务，对其进行了执行时间模拟。与随机映射相比，单一目标优化在通信能耗和执行时间上分别能节省(30％-47％)和(20％-39％)，而联合目标优化则能在能量支配的映射方案中进一步挖掘时间维度的潜力。　　 本文最后采用SystemC建模和仿真环境，建立了一个完整的NoC仿真平台，包括处理器模型、通信结构模型、存储器模型和并行编程支持软件。并且提出了基于该平台的设计方法学和应用开发流程。在仿真平台支持下，面向各种应用的NoC设计空间探索和原型验证等研究变得不再困难。DCT、FFT和JPEG解码器三种算法被用来作为案例在该平台上实现，验证了以上提出的仿真平台及其设计方法学。