互连系统是构成高性能计算机系统和决定系统通信性能的关键部分。其主要功能是实现系统中大量结点机间的消息传送。因而其通信带宽和延迟将直接影响高性能计算机系统计算能力和效率的发挥。 本文重点研究高性能计算机“高带宽、低延迟”互连系统技术，以支持高性能计算机系统计算能力和效率的更好发挥。 本文研究了高性能计算机系统的性能度量和提升途径，分析并找出了影响系统加速比的关键因素。分析了互连系统中的拓扑结构、切换技术、流控策略和路由算法等方面采用的技术和研究的现状，并总结了提高互连通信系统性能的技术途径。 本文对高性能计算机互连网络中的死锁避免理论进行了研究。重点对采用虫孔路由的直接网络无死锁问题进行了研究，在深入分析大量已有算法和无死锁理论的基础上，设计混合切换技术下的无死锁路由算法，给出了无死锁路由设计的一个可行途径。 本文对高性能互连网络路由算法的设计进行了研究，提出了基于“最佳寻径网”BNR(Best Network for Routing)的一种构造最短路径无死锁全自适应路由算法的有效框架，该框架给出了根据消息在网络中寻径的自然属性构造高效自适应路由算法的原理和方法，对设计高性能和高性能价格比的全自适应路由算法具有重要理论意义和实用价值。基于“最佳寻径网”框架，以低通信延迟、高通信带宽和易VLSI实现为目标，设计了自适应性强、可扩展性好、性能优越的BBFAM(BNR-Based Fully-adaptive Algorithm on Mesh)完全自适应路由算法。 本文分析和研究了高性能互连网络中自适应路由器的设计和实现，根据基于“最佳寻径网”构造的最短路径无死锁全自适应路由BBFAM算法，提出了一个完全自适应路由器方案BFR。通过在性能、代价和易实现方面进行合理折衷，设计了一个简洁高效的完全自适应路由器。2D-BFR，并用复杂可编程逻辑器件实现了16结点的互连模型系统。 本文最后分析和研究了影响高性能互连系统性能的瓶颈，指出互连网络与处理节点接口的带宽和处理开销成为消息通信的瓶颈，针对常用的计算机接口速度相对高速网络低且开销大的缺点，提出了基于DIMM接口的高速互连方案。在对高性能互连网络的关键技术研究取得重要成果的基础上，探索了一条实现更高性能互连系统的有效途径。