二维片上网络对提升现有片上系统性能做出了巨大的贡献,但片上系统结构趋向复杂化。未来的设备将会拥有更快的处理速度,更小的尺寸,更强大的性能以及更低的功耗。在这种趋势下,必须集成成百上千的IP核来获得更强的应用性能。在这种情况下,传统的二维片上网络面临新的挑战。二维片上网络连接方式不再适合未来可能包括上千个核心的大规模多核片上系统,三维片上网络是解决片上网络通讯瓶颈的重要途径,其中三维片上网络拓扑结构研究是关键问题之本文对国家自然科学基金课题“基于柏拉图立体多级裂变模型的三维片上网络拓扑结构的研究”进行了深度扩展,针对高维超立方拓扑结构节点度迅速增加、出现通讯瓶颈的问题,提出一种三维片上网络五维超立方裂变拓扑结构,该拓扑结构具有在同等网络规模下网络直径短、可扩展性强等优点;针对该拓扑结构设计了专用的路由算法;对五维超立方裂变拓扑结构进行了仿真实验、并与3D Mesh拓扑结构的性能进行了比较。在均匀负载下,两种拓扑结构链路达到饱和时,五维超立方裂变拓扑结构的吞吐量比3D Mesh拓扑结构高155%、平均延时比3D Mesh拓扑结构低85.1%、平均跳数比3D Mesh拓扑结构少21.5%;在局部负载下,五维超立方裂变拓扑结构的平均延时比3D Mesh拓扑结构低79.1%、平均跳数比3D Mesh拓扑结构少13.3%。仿真实验表明文中提出的五维超立方裂变网络拓扑结构既保留了原有超立方体拓扑结构的优点,又解决了高维超立方体拓扑结构的通讯瓶颈问题。