Розглянуто принципи організації гібридної архітектури кластерних обчислень на підставі використання обчислювальних можливостей центрального і графічного процесорів, з підтримкою технології GPGPU. Проаналізовано переваги та недоліки такого методу обчислень, а також показано можливості реалізації паралельних програм на підставі використання гібридної архітектури кластерних обчислень. На базі запропонованої програмної моделі реалізовано програмний каркас, який можна використати для розроблення прикладних програм. З метою демонстрації можливості практичного використання гібридної архітектури, а також для аналізу її ефективності на базі запропонованого програмного каркаса реалізовано програму блокового Фур'є-перетворення для зображення високої роздільної здатності. Наведено результати опрацювання, обгрунтування та порівняння результатів.