随着电子类产品应用种类的不断增多，单芯片可集成异质IP核的数量越来越多，IP核之间的通信已经成为制约多核芯片性能的主要因素。面向应用片上网络能够结合具体应用系统的要求，根据IP核的尺寸特征和通信流量大小等信息，进行片上网络系统的设计，这样能够在消耗较少芯片资源的情况下，取得良好的系统性能。面向应用片上网络设计主要包括前端设计、中间体系结构设计和后端设计，其中前端设计主要完成网络系统结构设计，因此前端设计是面向应用片上网络系统设计的基础。本文针对面向应用片上网络系统的前端设计，重点研究面向应用片上网络系统拓扑生成算法。首先，本文提出一种面向应用片上网络前端设计的系统级设计流程，通过该设计流程可以获得满足应用需求的片上网络系统结构。该设计流程主要包括IP核聚类、布局和拓扑生成，以及系统性能评估方法等。合理的IP核聚类能够有利于布局和拓扑生成算法的优化设计，属于同一类的IP核之间具有较大的通信流量，不同类之间通信流量较小，本文采用模糊聚类方法，根据不同的截距设置获得亲疏关系不同的聚类结果。然后，根据IP核聚类结果，设计出了基于遗传算法的IP核布局算法。根据IP核布局结果提供的物理链路长度信息，本文提出了一种可以生成具有无标度特性的片上网络拓扑生成算法，该算法从具有小世界效应的初始网络开始，通过动态演进最终获得功耗最小的片上网络拓扑结构。然后，以VOPD应用为例，采用本文所提出的面向应用片上网络设计方法进行VOPD应用中的IP核聚类、布局求解和拓扑生成。最后，本文给出了基于OPNET的片上网络仿真器开发方法，其中主要包括仿真器开发流程和仿真结果分析，针对本文所获得的VOPD片上网络结构，进行了仿真器开发的介绍和仿真结果分析，结果表明本文所提出的片上网络拓扑设计方法能够获得满足应用要求的片上网络结构，同时通过系统级的网络仿真可以得到网络的合理配置。