随着集成电路制造工艺技术的进步,片上系统SoC在设计过程中遇到了通信能力难以满足系统需求、全局时钟难以同步等问题,制约了集成在单一芯片上IP核的规模和数量。片上网络NoC采用基于包交换的通信方式和全局异步局部同步技术,将从体系结构上解决片上系统设计遇到的问题。本课题的主要工作是研究适用于二维网格拓扑结构的通信节点,在Synopsys公司的EDA环境下使用Verilog语言进行设计、仿真,并由该通信节点组成4×4的片上通信网络,进行通信节点的功能验证与性能分析。课题研究工作是构建片上网络模型的基础,可以为体系结构的制定、网络的构建等问题提供有效的参考。论文首先讨论了网络层和传输层的协议和关键技术,在此基础上,给出了通信节点的设计方案,对路由单元进行功能定义和模块划分。根据片上网络在性能、面积和功耗等方面的约束,在通信节点设计中,采用虚拟通道技术减小通道的阻塞概率,避免死锁的发生;在虚通道中加入虫孔通路以减少缓存的使用,降低系统的开销;采用双乒乓缓冲操作增加并行传输能力,提高链路带宽;选择OCP协议作为适配单元的核接口协议,提升片上网络的可扩展性。论文对所做设计工作在4×4的片上网络仿真平台上进行了验证,得到路由单元在工作频率、面积、功耗、传输延时以及链路带宽方面的性能指标,并给出了通信节点面积和传输延时方面的性能预测,通过性能分析给出了通信节点设计的优化策略。