随着半导体工艺的发展，片上系统（System on Chip, SoC）的集成度也在不断的提高。片上系统的多个IP核间一般采用总线方式进行连接，伴随电路规模的不断增大，该方式已无法满足多IP核之间的通信需求。为了解决总线结构的诸多不足，片上网络（Network on Chip, NoC）作为一种新的解决方法被提出。片上网络实现了通信和计算的分离，有效提高了片上系统的性能。在片上网络的多个研究领域中拓扑结构和路由算法是两个关键的技术领域。其中，拓扑结构定义了网络中结点与链路的布局和互连的方式，对整个网络的信息传输速率和平均延迟等方面的性能及路由算法的设计方案都有着至关重要的影响。本文主要针对片上网络的拓扑结构进行研究。简单的介绍了研究片上网络所需的基础知识，其中包括片上网络的性能参数、交换机制、路由算法及死锁等问题，并深入研究了Mesh、Torus、Octagon和BFT等典型的拓扑结构，分析了各自的优势及缺陷。针对Mesh结构平均延迟及网络直径较大的缺陷，本文提出了一种对Mesh结构的改进策略，即Vertices interconnect Mesh（VMesh）结构。该结构通过增加六条长链路将位于Mesh结构四个顶点的交换结点互连。在此基础上，提出了基于VMesh结构的无死锁的VXY路由算法。通过理论计算证明了该结构在网络直径、平均距离及吞吐量等性能方面的优势。通过gpNoCsim模拟器分别对Mesh结构和VMesh结构进行仿真，实验结果表明在平均延迟和平均距离等方面VMesh结构都比Mesh结构有更好的性能。