随着半导体工艺技术的发展,片上系统中集成的IP核(知识产权模块)数量快速增长,使得片上系统互连通信变得异常复杂,基于总线的传统通信架构已不能满足片上系统的通信需求。与基于总线通信架构相比,基于包交换的片上网络通信架构具有可预测性和可扩展性等优势,逐步成为片上系统全局互连通信问题的有效解决方案。对于包含众多IP核的异构片上系统而言,专用片上网络与通用的规整片上网络相比具有功耗、面积和性能优势。但因专用片上网络拓扑结构是针对具体应用的峰值带宽需求和通信延迟约束来设计的,带来了网络资源的浪费,增加了网络功耗。很多研究者提出了在专用片上网络设计中引入动态可重构技术来动态改变网络拓扑结构,以此来适应不断变化的通信需求,进一步降低通信功耗,增加专用片上网络的灵活性。但专用片上网络拓扑生成问题是一个NP困难问题,因此本文的重点是研究专用片上网络拓扑自动生成算法;并针对具有高带宽通信需求和低带宽通信需求的两种不同通信特征应用,分别提出了动态可重构专用片上网络拓扑生成算法,论文主要贡献点如下:专用片上网络拓扑生成中的路径分配算法研究。在满足物理链路带宽约束、路由器端口数约束和通信流网络延迟约束条件下,以最小化片上网络功耗为目标,本文提出了两种路径分配算法——基于整数线性规划(Integer Linear Programming,ILP)的路径分配算法和基于拉格朗日松弛的路径分配算法,以此确定IP核间通信流的路由路径。此外,本文提出了一种基于回溯法的改进最短路算法来确保片上网络无死锁的发生。实验结果表明,本文提出的路径分配算法能够保证片上网络低功耗的同时,提高路径分配的成功率。基于射频互连的动态可重构专用片上网络拓扑生成算法研究。利用射频互连的动态可重构特性和高带宽特性,本文将射频互连技术应用到专用片上网络拓扑设计中,提出了动态可重构网络拓扑生成方法。首先,基于模拟退火算法实现了射频互连驱动的IP核聚类和布图规划集成求解方法;将属于同一聚类的IP核放置在相邻物理区域,共享同一路由器进行通信,进一步降低聚类内IP核间的链路功耗。接着,针对射频互连逻辑通道分配问题,本文采用逐一时段分配的方式进行求解。对同一时段内的射频互连逻辑通道分配,采用逐条分配的力式,并提出了集成路径分配算法的链路穷举方法对每一条射频互连逻辑通道进行分配。以最小化片上网络功耗和路由表重构代价为目标,采用迭代改善的方式进一步优化每一时段的射频互连逻辑通道分配结束,以此生成适用于不同时段通信需求的一系列动态网络拓扑结构。最后,本文提出了基于动态规划的算法来计算射频传输线拐角数目;并以最小化传输线拐角数目为目标,提出了基于模拟退火算法对路由器的布图规划进行优化。实验结果表明,对于具有高带宽通信需求的应用,通过引入射频互连技术,能够使片上网络的功耗降低20%-26%。基于FPGA的动态可重构专用片上网络拓扑生成算法研究。利用现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的部分重构特性,本文在数据计算和数据通信中同时考虑动态可重构设计,提出了动态可重构专用片上网络拓扑生成方法。首先,基于模拟退火算法实现了拓扑驱动的任务调度和布图规划集成求解;在模拟退火迭代过程中,采用二分法快速完成通信需求的时域划分和评估片上网络功耗。接着,以最小化不同时段间的通信需求和平衡各个时段内的通信负载为目标,采用整数线性规划的方法完成通信需求的时域划分问题,将应用的通信需求划分到多个时段。最后,根据应用各个时段的通信需求,生成对应的网络拓扑结构;并以最小化片上网络功耗和路由表重构代价为目标,采用迭代改善的方法进一步优化网络拓扑结构,生成一系列动态网络拓扑结构。实验结果表明,相比于静态专用片上网络,本文提出的动态可重构片上网络拓扑生成方法能够在花费2.1%的配置时间代价下降低30.7%的片上网络功耗。