片上网络互连结构（Network on Chip，NoC）的提出，是为了满足片上片上模块之间高带宽、低延时的通信需求。NoC的基本特征是模块化设计片上互连结构，各计算模块之间通过片上的微型网络进行并行通信，提供高带宽低延时，同时提高可扩展性。NoC的主要思想是将计算机网络技术移植到单个芯片中。虽然NoC与计算机网络一样都有路由器，但是NoC是在单芯片上实现的微型网络，需要考虑功耗和面积限制，以及复杂连线带来的时钟周期增长等问题。蝴蝶胖树结构(Butterfly Fat Tree，BFT)能有效的平衡各因素，但BFT结构局部通信性能低和路由器复杂。本文的研究目的是减少NoC的面积开销，设计出适合局部通信率的NoC拓扑结构，路由器及其相应的路由算法。本文着重研究通信局部性对NoC性能的影响。针对BFT的不足，本文设计出一种性能更优的拓扑结构XBFT、路由器及其相应的路由算法。提出的结构在BFT的基础上，通过改变之间路由节点之间的连接关系，增加第一层路由节点之间的连线，形成局部性更强拓扑结构。XBFT结构在实现复杂度没有增加的前提下，减少了路由节点和物理连接链路数目，稍微缩短了IP核间的距离。理论分析表明，在64个IP核的NoC中，XBFT较BFT路由器数目减少了14.3%，物理链路数减少了10.7%；在256个IP核的NoC中，XBFT较BFT，路由器数目减少了20%，物理链路数减少了32.1%。由此可知XBFT结构比BFT结构拥有较小的面积开销和较低的布线难度。本文实验采用gpNocsim模拟器。实验在基于局部负载模式和均衡负载模式下比较64节点的BFT结构和XBFT结构的网络性能。实验结果表明，在局部负载模式下，当包注入速率较小时，XBFT与BFT网络性能相当。随着包注入速率增大，XBFT网络性能比BFT好。在均衡负载模式下，当包注入速率较低时，XBFT与BFT网络性能相当。随着包注入速率增大，由于XBFT网络直径较大,导致网络延时增加，网络性能低于BFT。