在现代社会，随着科学技术的进步和网络技术的飞速发展，以网络为基础的集群并行计算环境以其较高的性价比引起了人们的广泛重视。集群并行计算机系统是利用高速通信网络将一组高档工作站、服务器或PC计算机按某种结构连接起来，在并行系统软件支持下实现高效并行处理的系统。集群并行计算技术在实时方面的应用比较少，主要集中在实时仿真和实时图象处理方面，在并行信号处理和控制方面的研究才刚刚起步。所以，进行高性能实时集群计算机系统的关键技术及其应用的研究将为多源信息处理和控制系统开拓一个新的有发展前景的方向，对学科发展具有重要意义。 本文以已经投入运行的国内首套实时集群系统为研究背景，从体系结构的角度对实时集群计算机进行了系统的研究。论文首先分析了集群计算机的体系结构，该结构无论是硬件还是软件方面都不能满足对实时性要求比较高的控制系统的需求，然后给出了实时集群计算机体系结构的构建方案。构建方案中分别介绍了实时集群计算机硬件平台和软件平台的构建。实时集群计算机硬件平台的设计中各节点机通过千兆网络交换机互连，确保多传感器数据的实时接收和传递。软件平台的设计是实时集群计算机的核心内容。应用于军事指挥控制、舰艇指挥控制等系统的实时集群计算机对集群节点消息传递的实时性、任务负载调度的实时性以及任务数据处理的实时性有着严格的要求。在软件部分详细分析和讨论了单一系统映像、基于动态任务分配表的负载平衡机制和实时消息传递系统的设计中关键技术的处理策略。性能测试部分验证了该体系结构的可行性。最后对实时集群计算机系统的研究做了进一步展望。