随着片上多处理系统在各个研究领域被广泛应用,片上网络(Network-on-Chip,NoC)作为一种代替总线的新型核间互连方式得到学术界的广泛关注和研究。现如今,片上系统复杂度的日益增加,片上系统对于NoC的通信性能以及可扩展性都有了更高的要求。针对NoC的通信性能优化成为了研究热点之一。在片上网络快速发展的同时,NoC在设计或制造过程中会受到硬件木马的威胁,攻击者利用NoC的脆弱性对片上系统进行攻击。对于NoC脆弱性方面的研究也成为当今一个新的研究热点。本文的主要工作如下:1)CDMA片上网络CODEC优化针对NoC优化这一问题,本文提出了一种新型的CDMA(Code Division Mu-ltiple Access)NoC并行CODEC(Coder-Decoder)技术。本文在基于独热码的串行CODEC的基础上,使用面积功耗较小的逻辑电路对其进行化简,得到新型并行编解码器NPC(New Parallel CODEC)。NPC在减少面积功耗开销的同时能够对数据进行正确的编解码,且能够减少编解码引起的数据传输延迟。为了证明NPC的优势,本文将搭建了三种基于不同并行CODEC的CDMA NoC系统,并进行仿真实验。实验结果表明,NPC方法优于现有的并行编解码器,如基于Walsh码并行编解码器WPC和过载并行编解码器OPC。在数据包传输延迟的拐点方面,NPC相比于WPC和OPC它改善了7.3%和13.5%,在数据包的延迟抖动方面NPC相较于WPC和OPC降低了约17.3%和71.6%,在能耗效率方面NPC相比于WPC和OPC分别提高了41.2%和59.2%。2)片上网络安全性研究针对片上网络的脆弱性问题,本文设计并实现了活锁,死锁,丢失路径以及重播等四种可插入NoC中的硬件木马,旨在为今后研究NoC硬件安全的防御策略方面提供基准测试集。实验证明所设计的木马功耗占整个NoC功耗的比例均小于千分之四,面积小于1.5%,具有功耗面积小的特点。通过仿真实验证明,本文所设计的丢失路径木马和死锁木马具有使片上网络瘫痪的功能,活锁木马和重播木马能够降低网络的吞吐率。