LMNtalは階層グラフ書換えに基づく言語モデルであり，リンク構造による接続構造と膜による階層構造の表現・操作機能によって，動的データ構造や多重集合書換えを扱うプログラムを簡潔に記述することができる．LMNtalは書換え規則の適用を単位とする細粒度の並行性をもっており，正しく効率的な実装方式は自明でない．そこで言語処理系をJavaを用いて開発し，効率をできるだけ犠牲にせずに正しく動作する実装方式を確立した．処理系は中間命令列へのコンパイラ，その解釈実行系及びJavaソースへのトランスレータからなり，他言語インタフェースをはじめとするさまざまな有用な機能を備えている．複数の膜を貫くリンク構造を正しくつなぎかえるための処理や，複数の膜にある書換え規則を正しく非同期実行させるための工夫も行っている．本論文では，処理系開発において主要な技術的課題となった階層グラフ構造の保持方法，中間命令体系，安全な非同期実行方式等を中心として，公開中のLMNtal処理系の設計と実装について論じる．