科学技术的发展极大地促进了计算科学的进步。新一代计算机无论是计算能力还是计算速度都比以前的计算机优越，但是人类对计算的要求也在不断地提高。在实践中，有些单处理器不能很好地满足某些工程计算的需求，所以除了增加处理器本身的计算性能外，并行计算是一种提高计算能力的有效方法。计算机集群就为这样的并行计算提供了很好的平台。计算机集群系统就是将多台计算机组合起来进行协同工作，提供强大的并行计算能力的集群计算系统，它利用现有的计算机资源，把繁重的任务分配到各个计算节点上进行处理。本文首先详细研究了Linux集群的体系结构与功能，分析了现有的集群研究状况和并行计算编程模型，以及单一系统映像和集群中间件。通过引入集群中间件，设计了一个新型的集群并行系统。通过实现集群中间件中的各功能模块，使该系统具有网络负载测试功能、反映各节点负载动态变化的功能以及根据节点负载合理地分配任务的功能。这些研究和实现是当前集群并行系统研究的热点，为相关研究提供一些借鉴。最后，基于本集群系统设计了两个并行应用程序，分别采用静态分配算法和动态加权轮转分配算法。然后使用客户程序对该集群系统进行了外部性能测试，并且对测试结果进行了分析。实验表明，该集群系统具有良好的计算性能和快速的外部响应性能。