随着集成电路制造工艺和半导体技术的进步和发展,单块芯片上集成的处理单元越来越多。为了满足片上处理单元之间高带宽、低延迟和低功耗的通信需求,片上网络逐步取代总线成为芯片内部的主流互连方案。但是,由于金属连线工艺的限制,随着芯片集成度的不断提高和芯片规模的持续扩大,片上网络出现故障的概率也随之增加,面临着网络通信性能及可靠性降低等一系列问题。本文主要针对片上网络中永久性故障的容错问题展开研究,主要研究内容和具体工作如下:(1)针对片上网络中永久性路由器或链路故障导致的孤立处理单元问题和区域隔离问题,提出了一种结构冗余容错方案,以减少计算资源的浪费并提高片上网络的可靠性。该方案包括一种路由器成对共享的mesh拓扑结构设计,以及相应的拓扑重构算法和路由算法。其中,相邻处理单元共享一对路由器,使用MUX增加链路连接多样性,在故障出现时,可将片上网络重新配置成一个规模可能不变或稍小但能服务所有健康处理单元的规则无故障的二维mesh网络。评估和仿真实验结果表明,该方法有效提高了系统级芯片片上互连的可靠性。(2)针对现有的容错路由算法中普遍存在的因绕道路由而导致的通信性能降低的问题,提出了一种长跨多故障最短路径容错路由方法,以在容错的同时兼顾性能。该方法采用了一种修改过的路由器架构,通过构造矩形故障区域,使故障区域两端的非故障路由器能够直接相连。同时,引入长跨的概念,在Double-Y路由算法的基础上设计了能够适应新的网络拓扑的路由算法。仿真实验结果表明,该方法能够在容错多个故障路由器的同时兼顾通信性能。综上,本文从片上网络的可重构冗余拓扑和容错路由方法设计两个方面展开研究,以提高片上网络的容错能力。一方面,针对永久性路由器或链路故障导致的孤立处理单元问题和区域隔离问题,设计容错冗余拓扑结构,研究相应的拓扑重构算法和路由算法。另一方面,针对容错路由算法中的绕道路由导致的性能下降问题,研究能够在容忍多故障的同时兼顾性能的路由方法。评估和仿真实验结果表明,两方面的研究都获得了较好的结果。