高速互连系统的研究已有20多年的历史，虽然取得了很多的成果，但是由于实际应用中的高速互连系统是具有分布参数性质的，已有的各种建模、分析和优化设计方法难以满足高精度、高效率的实际工程需求，本文将分布参数系统的思想，融入高速互连系统的建模、分析和优化设计的研究，试图建立基于分布参数系统理论的建模、分析和优化设计框架，给出针对典型系统的分析和优化策略，为工程人员提供分析、设计及性能评估的依据和指导。本文的主要研究成果如下：　　 (1)针对在互连线时域分析中采用传统方法分析阶跃响应时存在间断的过渡区过宽或间断后出现振荡、仿真效率不高和编程实现部分依赖于具体电路的问题，提出了一种基于偏心Preissmann格式的高速分布参数互连线的时域分析方法，有效地解决了间断后的过渡区和振荡问题，提高了计算效率，减小了需要的存储空间，且易于编程实现。推导出了用于编程计算的表达形式和计算步骤，给出了相关参数的选择依据，分析了其求解精度和算法稳定性条件。理论分析显示，适当选取偏心加权参数，可以获得至少二阶精度的差分离散方法。这种方法不需要考虑特征线问题，对单根线和耦合线的处理方法相同，具有较强的通用性，并且对时间和空间步长的选择也较为灵活。　　 (2)针对互连线频域分析中因所得表达形式复杂、仿真效率低而难以高效地应用于大规模的实际工程问题，根据不同的应用场合，分别提出了基于简单传递函数、基于Padé近似、基于分布参数系统理论和基于频域等效电路的系统分析方法，得到了简洁的系统表达式，改善了仿真的效率，并且能够满足需要的精度要求。研究了高速互连线的分布参数模型的频域分析方法问题，证明了中间所得相关系统的无源性，同时给出了各种方法的分析步骤。其中，基于分布参数系统理论的分析方法，先利用传递函数在频域进行计算，再通过快速傅里叶变换将频域计算结果转换到时域，其效率受到快速傅里叶变换的影响，但是这种方法在分析过程中不改变分布参数元件的分布性质，因此不存在电路稳定性的问题；基于等效电路的系统分析方法，利用互连线导纳矩阵的约简形式，可以很方便和高效地处理包含分布参数互连线的网络，并且可以嵌入到一般的电路软件中进行仿真分析。该方法将传统的MNA拓展到包含分布元件的情况，可以直接用来分析混合参数电路网络。　　 (3)针对互连线的分布参数模型阶数高(无穷阶)，从而导致仿真效率低和占用内存多的问题，提出了一种基于小波分析的约简算法，得到了稳定的满足精度要求的无穷阶模型的有限阶逼近式，提高了仿真效率并减少了计算机的资源消耗。研究了高速分布参数互连系统模型的约简问题，证明了约简所得模型的无源性，从而保证了系统的稳定性。算法不需要对互连线作离散化处理，就可以对非均匀互连线进行约简，并且能够根据逼近精度的要求，自动调整所选择逼近空间的水平。　　 (4)针对由于互连线引起的延时间题，提出了一种基于两极点近似的分布参数互连线等效Elmore延时模型、单一走线宽度优化算法和延时.面积有效优化算法，达到了减小系统延时和走线占用片上面积的效果。研究了高速互连系统走线的优化设计问题，根据实际应用的需要，研究了单一走线宽度的优化问题，和关于互连线延时-面积的多目标优化问题，给出了相应的优化设计步骤；同时，提出了一种基于微分求积法的互连线灵敏度分析方法，并在此基础上研究了具有约束条件的分布参数互连线的线长优化问题，给出了相应的优化算法步骤。　　 最后，在总结全文工作的基础上，给出了本文后续需进一步探讨的一些问题。