随着半导体工艺的快速发展以及技术水平的不断提高,单个芯片上可以集成越来越多的IP核,片上系统(System on Chip,SoC)处理器结构逐渐朝着多核化和异构化的方向发展,基于总线结构的片上系统产生的问题越来越明显。为了更好地满足应用需求、提升系统性能,片上网络(Network on Chip,NoC)应运而生。片上网络是一种新型的片上系统通信架构,借鉴了计算机网络的思想,主要采用了数据路由、分组交换等技术,从体系结构上解决了片上总线系统由于地址空间有限导致的可扩展性差,分时通讯引起的通讯效率低下,以及全局时钟同步引起的功耗和面积增加等问题。虽然片上网络解决了总线结构的一系列问题,但随着核数的逐渐增多,应用的愈加复杂,片上网络的功耗和延时也随之增加,这成为了一个不容忽视的问题,因为其限制了系统性能的进一步提升,同时也降低了芯片的使用期限,影响芯片运行的稳定性。片上网络的功耗和延时受到多种因素的影响,其中拓扑结构的设计、路由算法和映射算法的选择是设计低功耗、低延时片上网络需要重点考虑的几个方面。由于节点间的通信距离在很大程度上影响着片上网络的功耗和延时,因此除了采用高效的拓扑结构和路由算法之外,更需要设计有效的片上网络映射算法,以减少通信量大的节点间的平均通信距离,从而降低系统的功耗和延时。针对片上网络映射优化问题以及传统映射算法的不足,本文主要做了以下几个方面的研究:第一,将片上网络映射分为两个阶段。第一阶段中,将任务节点分配到合适的IP核上;第二阶段中,将已经同任务绑定的IP核映射到片上网络平台上,确定其在片上网络中的具体位置。然后,针对两阶段映射的不同特点进行分析,分别采用不同的方案进行映射优化。第二,将功耗和延时作为优化目标,建立了片上网络功耗模型、延时模型以及多目标优化模型,来分析和评判片上网络映射方案的优劣。第三,提出了一种基于KL_SA(Kernighan-Lin with Simulated-Annealing)算法的映射方案。该方案结合了KL(Kernighan Lin)算法高效划分以及模拟退火(Simulated Annealing,SA)算法搜索全局最优解的优势,可以有效地降低通信量大的节点间的通信距离,快速地得到最接近最优解的解决方案,从而降低系统的功耗和延时。并且该映射方案增加了记忆功能,可以将当前最好的状态记忆下来,避免在跳出局部最优解的过程中遗失当前最优解,从而求出全局近似最优解,进一步优化映射结果。最后,为了准确地验证该方案的有效性,本文采用BookSim模拟器对三个应用实例进行仿真实验。实验结果显示,在单目标优化条件下,与模拟退火算法和遗传算法相比,功耗平均降低了15.0%和14.1%,延时平均降低了11.5%和13.4%;在多目标优化条件下,虽然单个目标的优化程度略有下降,但是在功耗和延时的整体优化上有了更好的效果,并且通过设定不同的权值比例,可以调整功耗和延时的优化效果,来更好地满足不同应用的需求。所以本文提出的映射方案对片上网络具有很好的优化效果。