Diese Dissertation stellt ein Konzept für eine VLSI-Mikroarchitektur und Implementierung eines On-Chip Netwerks vor, welches eine flexible Nutzung von Routing-Ressourcen unterstützt. Das Konzept und die Methodologie basieren auf einer variablen lokalen Identität (ID-Tag) von Datenpaketen auf den einzelnen Segmenten des Routing-Netzwerks, wodurch eine gleichzeitige gefaltete Übertragung (Interleaving) mehrerer Datenpakete auf einem Datensegment ermöglicht wird. Hierfür wurde ein spezielles Format für die Flits eines Datenpakets entworfen, welches als zusätzliche Steuerungsinformationen für den Datenfluss Informationen über den Pakettyp und die lokale ID (ID-Tag) des Pakets auf dem aktuell betrachteten Routing-Segment enthält. Mit diesen Zusatzinformationen wird das Verhalten der On-Chip Router des Network-on-Chip (NoC) lokal gesteuert. Datenpakete bestehen aus Datenheader, Payload und einem Deskriptor für das Ende des Pakets. Wenn ein Router einen Datenheader empfängt, trifft die aus einer kombinierten Routing-Zustandsmaschine und einer Routingtabelle bestehende Routing-Engine am Eingang des Routers eine Entscheidung für die Richtung der Weiterleitung des Pakets und ein eingebauter ID-Manager ordnet dem Paket eine freie ID auf dem ausgehenden Routing-Segment zu. Alle nachfolgenden Flits des Datenpakets werden über deren ID auf dem Dateneingangssegment erkannt, automatisch auf dieses Ausgangs-Routingsegment geschaltet (Switching) und mit derselben lokalen ID versehen, die auch dem Header des Pakets zugeordnet wurde. Passiert ein Paketende einen Router, so wird die für das Paket verwendete lokale ID wieder freigegeben. Die ID-Verwaltung und -Vergabe wird mit Hilfe eines Steuerungsmoduls realisiert, das in den Multiplexern des On-Chip Routers integriert ist. Im Vergleich zu Konzepten der anderer bekannter On-Chip Netzwerke, haben das vorgeschlagene Konzept und die implementierte Methodologie Vorteile im Hinblick auf eine effiziente Implementierung der On-Chip-Router. Basierend auf dem vorgeschlagenen Konzept können Wormhole-Routingverfahren mit wesentlicher Reduktion der hierbei üblichen Warteschlangen-Blockierungsprobleme implementiert werden. Flits verschiedener Datenpakete können auf dem gleichen Übertragungskanal gemischt werden, wofür keine expliziten virtuellen Datenkanäle benötigt werden, was zu einer erheblichen Reduktion der Größe von Datenpuffern führt. Das vorgeschlagene Konzept ermöglicht es weiterhin, eine blockierungsfreie Multicast-Routingsmethode mit einem statischen oder adaptiven Routingsalgorithmus zu implementieren. In der vorliegen Dissertationsschrift wird auch eine neue blockierungsfreie Multicastroutingstheorie vorgestellt, die sich für On-Chip Netzwerke eignet und auf dem beschriebenen Grundkonzept basiert. Die hiervon abgeleitete Methodik ist als sogenannter “Hold-Release-Tagging-Mechanismus” implementiert, und löst das Problem einer möglichen gleichzeitigen Konkurrenz von Datenwörtern um eine bestimmte Ausgangsressource eines Netzwerkrouters. Letzteres stellt insbesondere bei Multicast-Datenkommunikation ein schwerwiegendes Problem dar und wird hier ohne Verwendung virtueller Kanäle gelöst. Neben (1) der neuen Wormhole-Paketvermittlungsmethode und (2) dem neuen Multicastroutingverfahren, wird unter Verwendung des vorgeschlagenen Konzepts ermöglicht, (3) eine lastabhängige Bandbreitensteuerung lokal in den Routern vorzunehmen, (4) virtuelle Leitungsverbindungen ohne Notwendigkeit einer zentralen Steuereinheit für die Bereitstellung einer verbindungsorientierten Datenübertragung (Quality of Service) bereitzustellen, und (5) kombinierte verbindungslose (Datenpakete) und verbindungsorientierte (Streaming) Datenübertragung in einem on-Chip Router zu implementieren. In dieser Dissertation wird die NoC-Prototypenarchitektur XHiNoC (eXtendable Hierarchical Network-on Chip) vorgestellt. Die VLSI-Mikroarchitektur des XHiNoC-Routers ist flexibel und erweiterbar, wobei die generische Komponenten des NoC Routers einfach mit anderen erweiterten Komponenten ersetzt werden können. Daher können problemlos neue NoC-Routerprototypen generiert werden, die zusätzliche Dienste, wie die oben genannten Dienste (adaptive Routingsverfahren, Multicast-Routingsverfahren oder verbindungsorientierte Datenübertragung mit Bandbreitengarantie) bereitstellen. Basierend auf der XHiNoC-Architektur können in kürzester Zeit bedarfsangepasste Router erstellt werden, die nur die benötigten Dienste bei minimiertem Overhead abbilden. Da die ganze Architektur auf einen globalen Controller verzichtet, ist sie beliebig skalierbar. Aufgrund der verwendeten Steuerung der Dateninjektion werden die im Netzwerk injizierten Datenmengen der verfügbaren Übertragungskapazität angepasst, womit eine wesentliche Reduktion der Datenpuffer und routerinternen Steuerungsmechanismen einhergeht.