众核体系结构的发展对片上互连系统提出了更高的要求,现有基于电信号传输的片上互连系统存在功耗高和带宽受限的不足,已难以满足众核系统发展的需求。光互连因其“高带宽、低功耗”的特点受到学术界和工业界的重视。本文从计算机体系结构的角度研究片上光互连技术,并结合实际应用的片上通信特征提出光-电混合的片上互连解决方案。主要研究内容包括以下三部分：1.分析片上通信负载的形成机制,并对影响片上通信负载特征的因素进行归纳总结。这项工作不仅对于片上网络的设计具有重要的意义,同时也对推动线程调度策略等相关研究的发展具起到了积极的作用。2.通过集成现有模拟器,搭建满足光电混合片上网络研究需要的全系统模拟器,并针对这一过程中不同模拟器之间存在时序干扰的问题,提出了一种时序自校正的trace模型。该模型也为多模拟器协同工作提供了一种有益的参考。3.通过对现有光电混合片上网络结构的分析,寻找其性能瓶颈,并有针对性地提出了一种新型光电混合片上网络结构,并为其设计了一种基于通信距离的片上消息路由转发算法。实验结果表明,与HP实验室所提出的同类片上网路结构Corona相比,该网络结构可在实现最多1.26倍性能提升的同时,降低约21%的功耗开销。