Основной отличительной особенностью разрабатываемых моделей является поддержка так называемого комплексного подхода к анализу функционирования многопроцессорных вычислительных систем с распределенным управлением. Основная идея разрабатываемого комплексного подхода заключается в:

1. описании аппаратных, программных средств и их функционирования единой трехкомпонентной алгебрологической структурой, состоящей из:
   • физической среды (аппаратных средств);
   • логической среды (системных программ);
   • рабочей нагрузки (прикладных программ);
   • введение соответствующих операций над носителями для отдельных компонент и между компонентами;
2. использовании одной и той же записи модели как для исследования количественных, так и логических свойств анализируемых/проектируемых объектов.

В рамках данного направления разрабатываются два подхода:

1. Подход обобщения и нисходящего анализа. Подход основан на анализе общности между прикладными алгоритмами рабочей нагрузки, построении и проведении анализа максимально параллельных моделей вычислений, алгоритмов, архитектур и получении оптимальных архитектур для конкретных приложений как частного случая обобщенных максимально-параллельных архитектур. Данный подход может быть строго формализован лишь для конкретного класса прикладных алгоритмов. Например, результаты применения данного подхода для цифровой обработки приведены в работах.
2. Подход синтеза архитектур, основанный на информации о поведении программ. Данный подход, формализован для общего случая и позволяет получать оптимальные специализированные мультипроцессорные архитектуры по заданному фиксированному набору прикладных алгоритмов и временным ограничениям на их выполнение.

В рамках данного направления разрабатываются и исследуются как статические, так и динамические методы планирования параллельных вычислений:

• эвристические методы, основанные на понятиях идеальной и оптимальной параллельных программ;
• подходы, основанные на методе ветвей и границ и основной теореме динамического программирования;
• генетические алгоритмы и алгоритмы отжига;
• списочные расписания.

В рамках данного направления разрабатываются:

1. Принципы построения среды моделирования, исследования и оптимизации вычислительных систем: компоненты среды, их взаимодействие, основные типы фиксируемых событий и состояний.
2. Язык описания программных и аппаратных компонентов вычислительных систем.
3. Методики и средства оценки времени выполнения процесса: точный метод частичной имитации, основанный на статико-динамическом анализе программ; грубый метод, основанный на использовании меры вычислительной сложности процесса.
4. Эргономичные средства визуализации поведения компонентов вычислительных систем.

Основное внимание в данном направлении уделяется:

1. Методам получения оптимальных (по числу нейронов и ошибке) нейроструктур для заданного класса прикладных задач.
2. Методы вычисления характеристик прикладных задач не заданных на регулярных сетках.

При выборе той или иной вычислительной системы для решения прикладных задач пользователи неизбежно сталкиваются с вопросом: насколько данная система удовлетворяет классу решаемых задач. Основой при ответе на этот вопрос служат различные характеристики производительности. Как показывает накопленный опыт, многообразие вычислительных систем, отличных по архитектуре, чрезвычайно затрудняет использование в качестве средства сравнения единой меры производительности.
Время выполнения программы на вычислителе - это мера, естественная с точки зрения восприятия человеком и универсальная при сравнении вычислителей любой архитектуры. Однако трудность получения значения времени, затрачиваемого на выполнение некоторой вычислительной работы, состоит в том, что необходимо выполнить программу (набор программ) на каждой из сравниваемых вычислительных систем. А это может быть или слишком дорого (например, для сложных "параллельных" вычислительных систем), или практически недоступно (при наличии только проекта архитектуры).
В силу указанных выше особенностей становится актуальной задача разработки методики прогнозирования времени выполнения программ на различных вычислительных системах.
Нами предложен комплексный статико-динамический подход для решения задачи прогнозирования времени выполнения последовательных вычислений, позволяющий получать высокую точность прогнозирования. Новизна подхода заключается в том, что метод использует статический анализ текста программы с целью получения временных оценок для линейных фрагментов вычислений, которые затем корректируются динамически в ходе прогона программы. При прогнозировании осуществляется частичная имитация работы устройств целевого вычислителя, однако эмуляция не производится.
Исследованы несколько классов целевых вычислителей (CISC, векторно-конвейерные, RISC) и построены соответствующие модели. Для каждого класса вычислителей предложены средства для параметрического описания архитектуры вычислителя, что позволяет реализовать многоцелевую инструментальную систему прогнозирования времени выполнения вычислений.

В рамках данного направления исследуются и разрабатываются соответствующие алгоритмы временной синхронизации модельных процессов.
В настоящее время проводится исследование эффективности различных консервативных и оптимистических алгоритмов синхронизации. Основными критериями являются отношение полезного к общему времени работы модели, количество одновременно обрабатываемых событий для консервативных алгоритмов, отношение общего числа сообщений к числу контр-сообщений для оптимистических алгоритмов.
Сделана экспериментальная реализация распределенной системы имитационного моделирования ДИАНА на основе консервативного алгоритма синхронизации Chandy-Misra.

Основные цели моделирования:

• Выбор оптимальной конфигурации вычислительной сети при ее создании или модернизации (расширение).
• Оптимальное управление сетью.

• время отклика (время выполнения запросов) на прикладном уровне;
• реальную пропускную способность сети на любом из уровней;
• отношение полезного трафика к общему;
• эффективность алгоритмов маршрутизации.

В рамках данного направления рассматриваются два подхода:

1. Подход, основанный на темпоральной логике. В этом подходе моделью процесса является конечная система переходов. В качестве спецификации выступает формула темпоральной логики линейного или ветвящегося времени.
2. Подход, основанный на исчислении взаимодействующих процессов Р.Миллнера (CCS). В этом подходе процессы строятся из атомарных процессов при помощи набора алгебраических операций. Спецификацией при этом считается уравнение над данным набором операций, которому должны удовлетворять специфицируемые процессы. Проверка спецификации сводится к выводу такого уравнения их аксиом исчисления процессов.