并行处理作为一个重要的研究领域，受到研究者越来越多的重视，而提高通信效率是一个重要的研究课题。本文针对程序中的通信效率问题，分析了产生通信拥挤的三个因素，即BSP程序引起的通信拥挤、网络拓扑结构引起的通信拥挤和网络嵌入算法不当引起的通信拥挤。在此基础上，选择这三个问题作为本文的主攻方向。经过三年的研究，在阅读大量文献的基础上，取得了理想的研究成果。针对并行程序的效率，本文提出了CSA-BSP模型，该模型能够引导程序设计者写出高效率的并行程序；针对互连网络，本文提出了RP（k）网络，该网络拓扑具有许多优良的性质，因而能够更好地提高通信效率；针对网络嵌入问题，本文设计了将环、Mesh和Hypercube通信模式嵌入RP（k）互连网络的高效算法，使得在这些网络上已开发的应用能够高效地移植到RP（K）网络上。 经过三年深入的研究，达到了预期的目的，取得了理想的结果，本文的主要创新点如下： ① 提出了一类基于Petersen图的互连网络拓扑结构RP（k）。该网络的连接度为5，直径为[k／2]+2；该网络具有短的网络直径、简单的拓扑结构、方便的路由策略；该网络硬件复杂度低、实现简单；在环、Mesh和Hypercube上设计的算法能够高效地嵌入RP（k）。同时，针对不同的互连网络规模，本文对该网络进行了扩展，提出了RP（P，k₁，k₂）网络拓扑，并讨论了其性质。 ② 设计了RP（k）互连网络上的路由算法，主要设计了点点路由、置换路由、广播路由和All-to-all路由算法。这些算法的通信次数分别为[k／2]+2、k+5、[k／2]+2、k+5。这样，RP（k）网络和其上的路由算法为并行体系结构提供了一个实用的工具集。同时，在RP（P，k₁，k₂）网络上，本文也设计了以上四个通信模式的路由算法，它们的通信次数分别为[k₂／2]+[k₁／2]+2、4+m{k₂，k₁}+（k₂-1）^*（k₁-1）、[k₂／2]+[k₁／2]+2和10^*k₁*k₂-4。 ③ 提出了将Ring和Mesh嵌入RP（k）网络的算法，证明了RP（k）网络是一个Hamiltonian图。考虑到网络的容错情况，当RP（k）网络中每个片有一个节点出现故障时，去掉故障节点和相应的边，得到互连网络RP-1（k），我们证明了该网络也是Hamiltonian图。因此，可以分别将10*k和9*k个节点的环嵌入到RP（k）和RP-1（k）网络中去。同时，我们也设计了将2-D mesh嵌入RP（k）网络的方法，取得了良好的嵌入性能。 ④ 基于光RP（k）网络，本文设计了一个实现n维Hypercube通信模式的算法，该算法最多需要max{2，[（5／3）^*2^n-5]}条波长。同时，设计了一个将n维Hypercube嵌入环网络