随着人们对高性能计算日益增长的需求和半导体技术的飞速发展,单个芯片上集成的处理器核心数量不断增加。在多核系统中,高效的通信架构对于系统性能至关重要。随着核心数量的不断增加,基于电互连的片上网络将无法继续在功耗、时延和可靠性等性能之间达到平衡。片上光互连由于其高带宽密度、高能量效率、低通信时延和低电磁干扰等优势可以有效解决片上电互连面临的问题,从而成为当前的研究热点。光片上网络多采用微环谐振器构建,由于制造工艺的缺陷,该器件的使用会不可避免的引入串扰噪声和插入损耗,同时由于制造材料具有热光效应,片上热分布不均将导致微环谐振器的谐振波长发生偏移,最终对网络的信噪比性能造成严重的影响。本文针对片上光互连的可靠性进行研究,重点研究了串扰噪声和热效应对片上光互连的通信质量的影响。针对串扰噪声导致信噪比下降的问题,本文提出了一种考虑串扰问题的波长分配方法,通过对基于维序路由算法的mesh网络中传输路径进行分析,可根据传输方向将路径划分为8个子集,进一步通过为属于不同子集中的通信请求分配不同的通信波长,从而降低路由器内和网络中的信道内串扰噪声。基于该波长分配方法,本文设计了一种简单的光路由器结构,通过减少路由器中使用的微环谐振器数量来降低路由器引入的信道内串扰噪声和插入损耗。在不同网络规模下,基于新方案的光片上网络相比传统基于波分复用的光片上网络能够将最差情况串扰噪声功率平均降低50%,将网络的最小信噪比平均提升至3倍以上。针对热效应造成的信号质量下降问题,本文提出了一种考虑热效应的功率分配模型,该模型通过计算通信请求在不同热分布场景下所需的激光源功率满足网络的最低信噪比和误码率要求。采用时分复用技术通过分时隙通信的方法解决网络中的功率分配冲突和通信路径冲突。对于特定拓扑的光片上网络,本文建立优化模型在满足额定功率供给的前提下最小化通信的时隙数目,并提出一种基于遗传算法的时隙分配算法对该模型进行求解。仿真结果显示该优化策略可以在四种不同的片上热分布场景中使通信请求满足网络的信噪比要求,同时平均节约了66.7%的激光源功率。