众核处理器在片上集成了数十到数百个轻量级处理核,通过开发线程级的并行性来提高运算能力,众核核数竞赛已经成为微处理器架构的趋势。在众核系统中,处理核资源充足,一方面,这要求系统能够有效的利用空闲资源,另一方面,核与核直接的通信代价是制约系统整体性能的重要因素。研究表明,随着众核处理器核数目的增加,Cache一致性协议的性能急剧下降,现有的全局Cache一致性在大规模的众核系统中并不可行。具体的说,随着多播和广播通信的增加,片上互连网络(Network-on-Chip,NoC)的通信负载急剧增加、吞吐率急剧下降,这说明现有的NoC结构无法有效地支持Cache一致性产生的众多全局多播、广播包。对此,一种主流的方法是对众多处理核进行分区,每个分区包含若干处理核,一个分区运行一个任务,分区之间不共享资源。基于这一任务级的分区机制,本文从三个方面提出机制,以支持分区内的Cache一致性协议,提高Cache一致性协议和分区内核间通信的性能:第一,在Token一致性协议的基础上,提出改进的分区内Token一致性协议,减少了Token协议的通信代价。第二,在逻辑分区与物理分区概念的基础上,提出基于bLBDR的NoC层分区间通信隔离方法,在路由器内使用较少的存储空间就能实现分区间的通信隔离,同时支持分区的重叠。第三,在分区间通信隔离的基础上,提出负载均衡的广播路由算法,进一步优化分区内广播的性能。算法根据通信负载情况动态变化路由方式,从而在高低通信负载的情况下都能取得较低的时延。本文基于Noxim NoC仿真器,对支持负载感知广播的路由器进行了硬件建模,对比传统双路径广播和xy树广播进行注包实验;同时,基于Graphite众核处理器模拟器,对三种广播算法进行了行为建模,并分别运行Benchmark测试集进行实验。实验结果表明,不论在低通信负载还是高通信负载的条件下,负载均衡的广播路由算法均能取得较低的通信时延。