随着大规模集成电路技术的发展,片上系统和二维片上网络相继产生。但随着芯片集成度的进一步提高,二维片上网络在功耗、封装密度、布局布线以及面积等方面出现了瓶颈。为了克服二维片上网络出现的瓶颈,三维片上网络产生并迅速成为研究热点。在三维片上网络的研究中,拓扑结构是关键问题之一,三维片上网络拓扑结构是影响三维片上网络传输能力最主要的因素之一,直接影响三维芯片的性能。本文对三维片上网络拓扑结构进行研究,主要完成了以下工作:对国家自然科学基金课题“基于柏拉图立体多级裂变模型的三维片上网络拓扑结构的研究”进行深入了研究,整理叙述了三维片上网络正四面体裂变拓扑结构的生成过程;针对正四面体裂变拓扑结构提出了编码方案,提出了特定路由算法;对gpNoCsim片上网络仿真器进行了三维扩展,并对本文提出的正四面体裂变拓扑结构路由算法等进行性能仿真,仿真结果表明,在均匀负载模式下,正四面体裂变拓扑结构的平均延时和平均跳数均低于Mesh结构,当注入率为0.02时,平均延时比Mesh结构低16.8%、平均跳数比Mesh结构少5.5%;在局部负载模式下,当注入率大于0.008时,正四面体裂变拓扑结构的平均延时和平均跳数与Mesh结构相比,均有明显改善;提出了三维片上网络超立方体裂变拓扑结构,该结构有效地降低了超立方体的维度,同时又能继承超立方体的优点;对提出的四维超立方体裂变拓扑结构进行了性能仿真,仿真结果表明,在均匀负载模式下,当网络达到饱和时,四维超立方体裂变结构的吞吐量比超立方体结构高7.4%,比3D Mesh结构高52.6%、平均跳数比3D Mesh少12.8%,当注入率为0.012时,四维超立方体裂变拓扑结构的平均延时比超立方低40.6%,比3D Mesh低58.7%;在局部负载模式下,当注入率为0.015时,四维超立方体裂变结构的平均延时比超立方体结构低34.8%,比3D Mesh结构低45.2%;当注入率为0.012时,四维超立方体裂变拓扑结构的平均跳数比3D Mesh少7.2%。