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针对传统的片上电互连在带宽、时延等方面遇到的问题，提出一种基于光分组交换技术的分层簇的光片上网络（HCONoC）。设计了该网络的拓扑结构连接方式、布局方法、节点编址命名方法以及扩展方式等。为HCONoC的不同层次结构分别构建了新的无阻塞片上光路由器结构，并分析了损耗特性。根据网络拓扑的具体特点和编址方式，设计了有效的路由算法，可提高网络吞吐同时减少时延。最后，使用OPNET搭建仿真平台，对所提网络结构的时延和吞吐性能进行了仿真，结果表明该网络结构在本地流量模式下显示出更强的性能优势。