目前,光纤通道交换机被广泛应用在存储区域网络和航电系统中。在存储区域网络中,有大量的数据需要传输,传统的TCP/IP网络难以满足要求,而光纤通道协议的低延迟、高速率、以及低误码率能极大的满足海量数据传输的要求;在航空电子系统中,高性能FC网络的低延迟、高速率等特性可以很好的满足航电网络的实时性和高带宽的需求。因此,光纤通道交换机作为存储区域网络和航电系统的核心,起到了十分重要的作用。本文以项目“面向航电网络的FC交换机设计”为背景,对FC协议、FC交换机的交换结构以及调度算法进行了深入研究,并在单片FPGA上完成了48端口FC交换机的设计实现。与目前商业化的交换机采用多个模块,通过背板总线进行数据交换的方式相比,本文的交换机基于单片FPGA实现,可以有效满足航电网络核心设备的小型化、低功耗、低延迟、高可靠的需求,为下一步实现面向航电网络的FC交换芯片提供了技术基础。论文的主要工作包括:(1)对FC协议进行研究,包括其分层结构、数据帧格式、流量控制策略、服务类型以及拓扑结构和端口类型,为FC交换机的设计奠定理论基础。(2)对交换机的交换结构和输入排队调度算法进行了深入研究,并在iSLIP算法的基础上提出了一种改进的并行iSLIP调度算法—MP_iSLIP。针对MP_iSLIP算法,设计了一种特殊的缓存结构,在一定程度上缓解了单FIFO输入排队结构的队头阻塞问题。MP_iSLIP算法不需要通过多次迭代的方式来完成输入输出的最大匹配,大大降低了调度算法的复杂性,同时MP_iSLIP算法实现了变长数据帧的调度,在时延性能可以满足航电网络要求的前提下,可以把一个48?48交换机的真实设计完全放在单片FPGA上实现,相对于传统的iSLIP调度算法,节约了大量的存储资源,大大降低了研发成本。(3)在MP_iSLIP算法的基础上,在单片FPGA上完成了交换机设计、仿真、验证。首先对交换机中的主要模块:端口控制模块、交换模块、监控模块等进行了详细的介绍,随后在Modelsim 10.5仿真平台下,对设计进行了功能仿真,最后结合Vivado 2017.4开发环境、xigig协议分析仪以及自主设计的交换机硬件电路完成了交换机的功能测试,对数据帧内容的完整性、丢包率、时延等进行分析,完成交换机的性能评估。