片上网络(Network-on-Chip, NoC)是目前多处理器系统中的一种关键技术。随着微电子技术的发展和对片上网络关键通信技术的研究,NoC已经成为解决复杂的多处理器系统中通信问题的重要方法之一,并成为了相关领域的前沿和热点研究内容。论文正是在这样的背景下,对片上网络多处理器通信协议和服务质量(Quality of Service, QoS)保障机制进行研究。首先,论文对片上网络通信协议进行分析,提出多处理单元通信协议层的划分模型和对应的数据格式,并分析了确定和自适应路由算法。在进一步研究片上网络节点交换机制对网络延时性能影响的基础上,结合保障服务和尽力而为的服务质量划分策略,提出了一种新的服务质量机制,即多优先级QoS保障机制。数据包被划分为Signaling、Real-Time、RD/WR和Block-Tran四种不同优先级类型,路由节点根据数据包的类型提供优先级区分服务,保证处理器之间关键数据通信低延时的要求。在对通信协议和QoS机制研究的基础上,设计搭建了基于2D-Mesh拓扑结构的8×8网络模型,采用硬件描述语言实现。网络模型中的IP节点支持多种不同流量模型,产生的数据包带有不同优先级别；路由节点具有优先服务。论文对网络模型进行仿真验证。性能统计结果显示,Signaling类型数据包具有最低端到端延时；随着网络流量注入率的增加,Signaling类型数据包和Real-Time类型数据包具有稳定的延时；优先级最低的Block-Tran类型数据包的延时最大,但满足多处理单元的通信要求。多优先级服务的QoS保障机制为片上网络多处理器之间数据包通信提供了服务质量,满足片上网络多处理器的通信要求,提高了网络性能。最后,论文描述了VCR0901芯片的系统测试过程。测试结果表明,芯片工作频率达到300MHz,满足技术规范要求。