通信、多媒体以及高性能计算等领域对处理器性能的要求越来越高,处理器结构已从多核发展到众核。而在众核领域,其核间通信机制和互连方式则是提升系统通信效率的关键问题和研究热点。本论文在分析核间通信机制和互连方式的基础上,给出采用消息传递机制并基于二维网格拓扑结构片上网络(2D Mesh NOC)和光总线的光电混合互连众核结构,该结构根据通信距离采用不同互连网络进行消息传递,以提高众核系统的核间通信效率。论文首先分析众核结构下2D Mesh NOC和光总线的拓扑结构性能,给出基于2D MeshNOC和光总线的光电混合互连众核结构;其次,设计消息传递机制通信协议,基于C语言建立消息传递机制的软件接口函数库,并在基于RISC-V指令集的处理器模型上添加消息传递机制的硬件支持,完成消息传递的通信模型;再次,设计通信距离长短界限可配置的基于2D Mesh NOC和光总线的光电混合互连模型,生成带约束的随机测试向量,通过对不同负载下平均延迟的对比,证明在2D Mesh NOC网络上添加光总线形成光电混合互连网络不仅能够有效提升远距离核间通信效率,而且能够缓解网络拥堵状况,其性能较传统2D Mesh NOC互连网络优越;最后,整合上述消息传递通信模型与互连网络模型,建立支持消息传递通信的4x4光电混合互连众核模型,采用并行矩阵乘法和文本匹配程序,以加速比作为评价依据,从系统级验证光电混合互连网络可有效提升大规模并行处理器性能。