Ključna točka razvoja za postizanje takozvane exascale domene u području računarstva visokih performansi je heterogenost sustava. Za razliku od potpuno prilagođenih ubrzivača, prilagodljivi ubrzivači u heterogenim sustavima balansiraju između performansi i energetske efikasnosti, te mogućnosti da se prilagode za više od jednu aplikacijsku domenu. S druge strane, trenutni programski modeli obično se oslanjaju na imperativnu programsku paradigmu koja inherentno neefikasno iskorištava heterogenost i paralelizam. Ovaj rad predlaže alternativan pristup programiranju heterogenih sustava izlaganjem modela pomoću kojega programer izražava što se računa, umjesto kako se neka operacija izvodi. Za izvedbu takvog modela, predlaže se korištenje jezika RISE, koji je na prikladan način proširen i prilagođen. Kao testna platforma korišten je heterogeni sustav GAP8 s prilagodljivim ubrzivačem, te ubrzivačem za izračun operacije konvolucije. Rezultati pokazuju kako je, korištenjem jednostavnijeg i konciznijeg programskog modela, moguće zadržati performanse i energetsku efikasnost barem jednakima u usporedbi s konvencionalnim programskim modelom za ciljnu platformu. Ova disertacija postigla je sljedeći znanstveni doprinos: 1. Programski model za raznorodne sustave s prilagodljivim ubrzivačima temeljen na domenski specifičnom jeziku; 2. Adaptivni mehanizam prilagodbe izraza za iskorištavanje sklopovskog ubrzivača primjenom domenskih transformacija na višim razinama neovisnim o detaljima sklopovske platforme s ciljem optimizacije performanci i energetske učinkovitosti.