随着集成电路工艺技术的发展，能够在单个芯片上实现一个复杂电子系统的基于IP核复用技术的SoC（System on Chip）设计方法学成为当今数字集成电路的主流设计方法。然而MPSoC(Multi-Processor SoC)芯片中IP核的增多必然导致IP核之间通信量的增大，通信结构成为片上系统性能的重要影响因素。因此，如何提供一套高性能系统互联方案以提供芯片上大量处理核之间的片上数据传输基础结构已经成为当今SoC设计的关键技术之一。本文结合西安电子科技大学自主研发的网络处理器芯片的开发需求，研究制定了针对包处理引擎特征的片上总线互联协议XDBUS，并实现一整套片上总线实施方案。该方案提供4~8个处理器与多个共享资源的片上互联，采用并行、分层的传输结构，提供并行的命令总线和数据总线，在200MHz频率下系统总线实际带宽达到了6Gbps。针对下一代网络处理器对片上通信带宽的巨大需求，本文还研究了基于交叉开关结构的片上总线互联方案。该方案为处理单元与共享资源间提供多组并行总线以提高数据交互的并行性；命令总线与数据总线分离；为命令总线、读总线以及写总线分别提供一组轻型仲裁器，从而可为系统设计者提供多种仲裁算法。此外，基于本仲裁方案中仲裁器独立性的特点，系统总线的扩展变得极其简单，从而提高了网络处理器系统的可扩展性。最后，本文完成了两种互联方案的功能验证及性能分析。在相同系统规模下对两种互联方案的总线理论带宽、带宽利用率以及理论总线延迟和传输时间作了详细的分析。仿真结果表明在相同系统规模下交叉开关结构的总线带宽至少是XDBUS的2倍。