С.Г. Ермаков, Д.М. Хетчиков , В.Д. Макеев

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ СТРУКТУРНО ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Резюме: Исследуются возможности применения различным методических подходов к построению гетерогенных вычислительных систем (ГВС) с учетом требуемых показателей качества. Рассматривается возможность применения методов структурно-параметрического синтеза (СПС) при разработке ГВС. Идея заключается в описании ГВС как структуры с соответствующими параметрами и ограничениями с последующим решением оптимизационной задачи. Для решения задачи синтеза анализируется эффективность применения классических и комбинаторных методов, морфологического анализа, эволюционных и метаэвристических алгоритмов. Цель: анализ методов и средств структурно‑параметрического синтеза гетерогенных вычислительных систем, обеспечивающих выбор рациональных структур и параметров при учёте многокритериальных требований. Результаты: Предложена классификация ГВС по масштабу, составу узлов, организации вычислений и области применения, дана формализованная характеристика основных типов вычислительных узлов (CPU, GPU, FPGA, ASIC), разработана математическая постановка задачи СПС с графовой моделью ГВС, моделью СМО и формализацией критериев качества. Практическая значимость: заключается в определении возможности эффективного применения методов СПС для разработки ГВС.

Ключевые слова: Структурно-параметрический синтез, гетерогенная вычислительная система, оптимизационная задача, графовая модель, система массового обслуживания.

S.G. Ermakov, D.M. Khetchikov, V.D. Makeev

ANALYSIS OF THE EFFECTIVENESS OF APPLYING STRUCTURAL-PARAMETRIC SYNTHESIS METHODS FOR THE DEVELOPMENT OF HETEROGENEOUS COMPUTING SYSTEMS

Summary: The paper investigates the possibilities of applying various methodological approaches to the construction of heterogeneous computing systems (HCS) taking into account the required quality indicators. The possibility of applying structural-parametric synthesis (SPS) methods in the development of HCS is considered. The idea is to describe the HCS as a structure with corresponding parameters and constraints, followed by solving an optimization problem. To solve the synthesis problem, the effectiveness of applying classical and combinatorial methods, morphological analysis, evolutionary and metaheuristic algorithms is analyzed. Objective: to analyze methods and tools for structural-parametric synthesis of heterogeneous computing systems that ensure the selection of rational structures and parameters while accounting for multi-criteria requirements. Results: A classification of HCS by scale, node composition, computation organization, and application domain is proposed; a formalized description of the main types of computing nodes (CPU, GPU, FPGA, ASIC) is provided; a mathematical formulation of the SPS problem with a graph model of the HCS, a queuing system model, and formalization of quality criteria is developed. Practical relevance: lies in determining the possibility of effective application of SPS methods for the development of HCS.

Keywords: Structural-parametric synthesis, heterogeneous computing system, optimization problem, graph model, queuing system.

DOI: 10.34219/2078-8320-2026-16-3-61-70