随着半导体制造工艺水平的发展,数字芯片的集成度不断提高。近年来,在FPGA平台上涌现出很多多核片上系统(MPSoC)应用。核间通信是实现多核片上系统的关键。片上网络(NoC)是解决多核通信问题的有效手段。这促使基于FPGA的片上网络(NoC)实现得到迅速发展。本文基于FPGA细粒度的可重配置和定制化特性,探索了设计高吞吐率片上网络路由器架构的方法。首先,路由器逻辑操作被划分为两级流水线,并改进valid/backpressure流控机制,这使该设计具有很高的操作频率;其次,探索了不同的缓存配置方案,并提出了一种具有低队列延迟特性的架构;最后,在保持相同资源消耗的前提下,提出了两种能提高片上网络饱和吞吐率的缓存优化分配算法。实验结果表明该设计将最高操作频率提升到432MHz,相比于CONNECT提高了3.7倍,饱和吞吐率提高了3.4倍。线性和迭代两种缓存优化算法相比优化前,分别最多能提高7.7%和9.3%的饱和吞吐率。