基于交叉开关(Crossbar)的片上通信互连结构，包括单级交叉开关互连和多级交叉开关互连。文献[11]认为，在理论上对于多处理器的并行计算应用，采用交叉开关进行通信，其效率是最高的；然而，其实现的代价较大。对于一个具有N个节点的交叉开关，其实现复杂度和代价随着O(N2)增加。一个N×M的交叉开关网络，每个处理器可以读写不同的存储模块，所有处理器和存储模块可以并行通信。当两个或多个处理器请求访问同一模块是，仲裁机制会令一个处理器访问而其他处理器等待。近年来，随着集成电路制造的特征尺寸逐渐缩小，交叉开关互连结构在SoC中也得到了应用。
    文献[12]中描述的NextJs SoC芯片，采用了一个具有16个端口的异步交叉开关互连方式，在130 nm工艺下，主频为1．35 GHz，等分封装带宽达780 Gb／s。点对点的片上通信互连结构是指各个IP核之间都有其专用的通信链路，相对于共享总线来说，具有独特的优点。例如点到点的通信容性负载相对较小，因此有较小的延迟。但是，由于每个IP核之间都有通信链路，其互连资源必然增多，造成布局布线的困难。每个IP核也需要更多的通信端口，增加了芯片的面积。文献[13]中，作者提出了一种基于功耗约束的点对点通信的综合算法。针对H．263应用的编码器，采用该算法进行综合，与传统共享现在的综合结果进行了比较，芯片上的面积开销虽然增大4％，但连线长度却减少了15％，芯片的功耗减小到原来的26％。
    文献[14]提出了片上通信多样性概念，即采用不同片上通信结构的组合，把整个芯片分为几个孤岛，每个孤岛可能采用不同的电压和时钟频率，从而达到对系统具体参数优化的目的，如功耗、吞吐率。特别是近几年，片上通信网络的提出，使得片上通信网络的组合越来越丰富。利用上面提到的各种片上通信结构进行组合，可以充分发挥各种通信方式的优点，如总线方式的开销较小，且需要共享的数据传输性能高，而片上网络的方式可以增加数据传输的可靠性和并行性，具有高的通信带宽，因此，混合的片上通信结构为高性能的SoC设计提供了一种新的设计空间。
    对片上通信的体系结构的研究，给SoC中性能优化的片上通信设计提供了一个探索空间。同时，片上通信系统的功耗、可靠性和带宽等具体性能参数的研究，对于片上通信的优化设计也具有重要意义。

2 一种新的片上通信体系结构
    据市场预测，2010年全球市场SoC规模将超过IC总市场份额，因此作为SoC设计的关键技术之一的片上通信的研究与设计，具有重要意义。在国内外研究片上通信体系结构的基础上，提出一种将共享总线和片上网络相结合的混合片上通信结构。图1给出了一个2通道混合片上通信结构的示意图。该混合片上通信体系结构，传统的片上共享总线与片上网络相结合。这样，对于具有N个主从设备的IP核的SoC，经配置M个通道可以并行通信。
    图1中的仲裁器用于对所有模块的通信申请和授权进行仲裁。这里提出了基于申请和授权的优先级模型。

    仲裁序列：在SoC中存在N个主设备，记为M1，M2，…，Mi，…，MN(i=1，2，…，N)，如果将第i次得到仲裁的主设备记为Xi，那么称序列{X1，X2，…，Xi,…}为仲裁序列。
    仲裁周期序列段：如果仲裁周期为L(正整数)，那么第i个仲裁周期序列段为：
   
    Mi到Mj的授权转移：如果Xi为Mi，Xi+1为Mi，那么称{Xi，Xi+1}为Mi到Mj的授权转移。
    授权模式：在第i个仲裁周期序列段{X(i-1)×L+1，X(i-1)×L+2，…，X(i-1)×L+L}(i=1，2，…)中，如果第j个主设备的授权次数记为nj(j=1，2，…，N)，那么{n1，n2，…，nj，…，nN}称为第i个仲裁周期序列的授权模式。
    由授权模式和仲裁周期的定义，可以得到：
   
    通常，在某一运行时间段，SoC中的各个IP核的优先级将不同于另一个运行的时间段，因此，SoC中各个IP核优先级必然存在时间局域性。在此前提下，利用存储的第i个仲裁周期序列段中的授权模式，可以动态计算第i+1个仲裁周期序列段中的Xi×L+j=Mk(k=1，2，…，N)的机率和Mi～Mj的授权转移机率。