自适应光学系统能有效克服大气湍流带来的波前误差。然而，大气变化的随机性和瞬时性给自适应光学系统的设计带来了很大的困难，其中波前处理必须完成的大量实时运算是一个难以克服的问题。当前波前处理器大多采用DSP（数字信号处理器）来实现波前处理运算，DSP处理能赋予系统高精度和高灵活性；但是传统DSP运算速度制约了波前处理器的性能，给系统带来了较大时延。本文研究了波前处理器需要完成的波前斜率计算，波前复原和控制运算等任务，对Zernike模式法的各阶有效性进行了仿真，并且得出波前处理器的运算量。结合波前处理器算法流程和运算量需求，提出了矩阵分割，任务间流水线处理、子孔径行与子孔径内并行计算的并行处理策略；在此理论基础上本文设计了以FPGA和四个TMS320C6678为处理核心的并行波前处理平台的软件和硬件实现方案；该平台的理论峰值处理速度达到每秒1280GMAC，系统时延约为30us，大大提升了波前处理器的性能。结合平台设计方案，本文对高性能波前处理平台进行了硬件设计。该平台采用TI高性能8核DSP TMS320C6678为运算单元，四个TMS320C6678组成一个流水线运算阵列。硬件设计中本文采用分立结构实现系统电源设计，通过监控芯片完成上电顺序控制；同时设计了丰富的内外部高速接口和存储空间；为了满足多种图像格式输入的需要，另设计了宽度足够的自定义通用图像处理接口；文章最后对硬件平台做了PCB设计和信号完整性分析，并对关键信号进行仿真，验证了硬件设计的有效性。