光互连技术是以光的波粒二相性的各种现象实现信号传输和数据交换的理论。光互连具有高带宽、低损耗、抗电磁干扰(EMI)等特性,使其在高速专用数据链路中取得了广泛应用。光互连技术是实现高效互连网络的一个有效方法。本文利用高性能数字交叉开关设计了8×8光互连路由结点,吞吐量为10Gbit/s,通信延迟仅为235 ns。利用该节点组建星形高速光互连网络以及二级光互连网络,采用电路级联技术对结点进行扩展,网络吞吐量可达1.5T bit/s。本文完成的工作: Ⅰ将光互连技术应用于机群系统,结合时分复用技术,采用星型拓扑结构设计了高速光互连网络。Ⅱ利用高性能数字交叉开关设计了高速路由结点。完成了路由结点原理设计以及功能模块划分。根据设计原理完成了原理图及PCB的制作。Ⅲ完成路由结点逻辑控制模块——FPGA的内部逻辑功能设计,利用FPGA实现了数字交叉开关的逻辑控制。Ⅳ完成了设计中采用主要器件和路由结点PCB的测试工作。设计制作了器件的测试板,利用信号发生器和高频示波器并完成了测试板的调试工作,验证了设计原理的可行性。在此基础上完成了路由结点PCB的调试工作。Ⅴ在星型光互连网络基础上,采用混合型网络拓扑结构设计了二级光互连网络。根据目前大规模数据交换需要,利用电路级联技术对网络进行了扩展,分析了扩展后的网络性能。工作中的创新点: 1.利用高性能数字交叉开关设计了路由结点,结合光互连技术设计了高速光互连网络,实现了数据的高带宽、低延迟传输。2.将FPGA高度灵活的逻辑控制功能应用于路由结点的配置控制中,通过路由表完成路由结点的动态配置。3.设计了星型和环形结构相结合二级光互连网络。利用电路级联技术,对二级光互连网络进行了扩展,可实现大规模数据交换。