高性能计算机系统内部高速互连网络是制约系统整体性能的关键因素,高带宽低延迟的互连和交换是系统最为重要的性能指标。高性能并行计算机一直以来采用电互连交换技术,但由于电互连在带宽、互连密度、时钟歪扭、能耗、抗干扰性等方面的限制,以及光器件的快速发展,使得光互连与交换技术的研究受到空前关注。目前,基于光纤和高速光器件的互连已成功应用于高性能计算机系统,克服光电转换延迟,探索全光交换迫在眉睫。本课题首先深入研究和分析了光波长交换、光突发交换和光分组交换的基本原理、实现方法和关键技术,并结合高性能计算机系统的需求和电互连网络的研究成果,对三种光交换技术进行了对比分析,研究表明光分组交换技术最能满足高性能计算机系统的光交换技术。在光交换技术研究的基础上,本课题对实现光交换的SOA、VOA和全息光器件技术的工作原理、发展和趋势进行了分析和研究,研究表明,采用SOA器件技术实现光分组交换是最具潜力的高性能计算机系统的光交换实现方案。本课题在深入分析Data-Vortex光分组交换模型的基础上,针对网络结构复杂、系统注入速率低的缺点,提出了一种基于SOA的光分组交换模型——SSDB,描述其工作原理和交换节点的设计。最后,本课题采用OMNet++模拟工具,对SSDB的拓扑结构、工作机制和结点设计进行了建模、模拟和分析,结果表明SSDB模型具有较高的网络注入速率和较低的网络延迟。