高性能计算机技术对国民经济各个领域都有着重要的促进作用,已经成为国家科技实力的重要象征。高性能计算机系统包含了网络拓扑、路由器、计算和存储等主要功能模块,涉及了路由算法、流控机制等策略和算法,其仿真器的设计对系统的更新和升级十分关键。本文搭建了高性能计算机网络仿真平台HPCSim,该仿真平台包括了自动化仿真组件PySim,基于OMNeT++的离散事件仿真器以及数据可视化工具PyVisual。本文在仿真平台搭建中引入了硅光互联技术并建立了硅光链路模型,该技术相对于传统电互联技术具有更高的通信密度,更低的功耗和更远的传输距离。在路由器建模上,本文实现了基准路由器,并提出了针对全缓存路由器结构的优化方法,在减少路由器流水线级数的同时,还降低了交叉开关缓存的开销,除此之外还设计了类似天河2号路由器结构的层次化路由器,优化了交叉开关缓存结构。本文还实现了通用Fat-tree网络模型以及天河2号互联网络模型,并提出了根据路由器负载选择路由路径的自适应路由算法。本文在搭建的仿真平台上仿真并分析了各种网络模块结构以及网络配置对高性能计算机性能的影响,基于仿真结果得出所设计的全缓存路由器和层次化路由器相对于基准路由器在均匀注入下有20%的吞吐率提升,且所构建的Fat-tree网络和天河2号网络最大能够达到95%的吞吐率,并且本仿真平台的仿真结果与其他仿真平台相比,最大误差在11%以内。