近年随着光学计算技术的不断发展,三值光学计算机原型机技术的日趋成熟,对三值光学计算机的运算能力有了更高的要求。因此,本文着眼于现阶段三值光学计算机中存在的多位数乘法运算效率低下,难以实现快速乘法运算等问题进行研究和探讨。本文的研究内容包括:以一步式MSD(Modefied Signed-Digit)加法器、M运算器为基础,结合MSD乘法原理以及分治策略,提出在三值光学计算机上实现多位数快速乘法运算的解决方案,即基于最小模块的三值光学处理器MSD乘法器设计方案,并详细阐述方案中4位最小模块的设计原理、操作步骤、光路结构以及扩展方案。将本方案设计的三值光学计算机乘法器与现有三值光学计算机及电子计算机的乘法器进行性能比较与分析。证明在处理多位数乘法运算时,本文所设计的基于最小模块的三值光学处理器MSD乘法器在时间性能上优于现有的其他乘法器,可以充分发挥三值光学计算机巨数位的优势,更加具有现实应用意义。在现有的三值光学计算机实验平台SD11上对本文所提出的基于最小模块的三值光学处理器MSD乘法器的设计方案进行实验验证。证明本方案的正确性和现实可行性。论文的创新点包括:(1)针对现有的三值光学计算机乘法器中存在的问题,设计并实现了4位最小模块。该4位最小模块可作为三值光学计算中乘法运算的基本运算单元。其可完成4位数×4位数的MSD乘法运算,且多个最小模块可并行完成运算。(2)基于上述的4位最小模块,设计并实现了其详细的扩展方案。根据扩展方案可在三值光学计算机上实现无位数限制的快速乘法运算。通过实验证明此方案可行,具有现实意义。