随着芯片集成度的不断提高,单个片上处理器核的数量显著提升,多核将成为未来的主要趋势。在不久的将来,单芯片内将集成数百甚至上千内核。传统的片上通信架构已经无法适应当前的性能和带宽需求,以通信为中心的片上网络(NoC)技术逐渐成为计算机互连网络中的热点问题。电互连因传输带宽小、时延大、高速信号之间串扰大、功耗大以及引脚密度等限制因素,已经成为互连进一步发展的瓶颈。电子互连的成本将会超越光互连的成本,光互连正在展现出越来越好的商业前景。光互连技术在降低系统功耗方面有着无可比拟的优势,且有着极高的通信带宽和很小的传输损耗,是较为理想的片内互连技术。光交换网络作为片上光互连网络架构的核心模块,对系统性能起着至关重要的作用。本文首先提出了两种基于微环的新型4×4非阻塞光交换网络,第一次用五个微环构建的拓扑结构实现4个双向端口的非阻塞交换,相对于以往的结构微环数量减少了37.5%,用其组建大规模网络,能有效减小微环数量,降低成本；波导交叉也减少到了6个,有效的降低了插入损耗,使得网络的可扩展性增强。本文采用PhoenixSim仿真平台搭建光互连网络架构,在仿真软件中修改完善了光器件模型,添加了基于微环光开关的新功能,在此基础上分析了4×4交换网络插入损耗和功耗等关键性能参数,仿真结果表明,提出的两种新结构相对于经典结构光功耗和插入损耗都有一定的优化,特别是五环结构功耗降低约24.5%。在仿真的基础上,本文还进行了光互连演示硬件平台的开发,搭建基于Xilinx V5FPGA的简易光互连架构实验系统,包括基于aurora协议板间高速光通信(3.125Gbps),撰写测试程序评估系统性能,进行传输速率,时延,误码率,传输效率等关键参数的测试分析,初步探索建立了光互连网络实验平台。