随着集成电路设计和制造技术的不断进步，芯片的集成度和复杂度也以惊人的速度发展，传统的基于总线的片上通信结构已经无法适应现代芯片设计的需要。以通信为中心的片上网络（NoC）为多核通信架构提供了新的解决方案，但是它仍然无法摆脱电互连物理特性的制约，在传输延迟、传输带宽、功耗等方面遇到了发展瓶颈。光互连技术作为一种新的互连方式，具有低延迟、高带宽和低功耗等电互连技术无可比拟的优势。近几年，与CMOS工艺兼容的各种集成光器件取得了突破性进展，使光互连技术在片上互连的应用成为现实，片上光互连技术被广泛认为是下一代片上多核设计的互连方案之一。在硅光芯片制造工艺尚未完全成熟的情况下，软件模拟方法是早期进行片上光互连技术和片上光互连网络结构研究的一个重要手段。本文针对当前片上光互连网络性能分析工具较少的现状，在深入了解片上光互连光器件和网络结构的基础上，设计并实现了一个片上光互连网络模拟器。该模拟器可以对片上电网络、光网络和混合网络进行建模和模拟，并提供网络平均延迟、网络吞吐量和功耗等性能参数的分析结果。研究人员运用本文设计的模拟器可以实现对片上光互连网络的设计空间探索。本文首先介绍了片上光互连网络相关技术，然后给出了模拟器的设计目标和模拟方法，并介绍了模拟器框架结构；接着详细介绍了模拟器主要模块的设计和实现，包括模拟引擎、光器件库、电器件库、处理器核和光互连子网络功耗模型；然后，运用PhoenixSim模拟器对本文设计的模拟器进行正确性验证和评测；最后，利用该模拟器对光Torus网络和光Corona网络进行模拟和性能分析。