Вычислительные машины, сети и системы

Москва  2022

М инис терс тво науки и высш его о б ра з о ва н и я рФ

ФеДераЛЬное госуДарственное автоноМное образоватеЛЬное уЧреЖДение 
высшего образования 
«наЦионаЛЬныЙ иссЛеДоватеЛЬскиЙ теХноЛогиЧескиЙ университет «Мисис»

институт инФорМаЦионныХ теХноЛогиЙ и коМПЬЮтерныХ наук 
 
Кафедра автоматизированных систем управления

И.И. Микитенко

Вычислительные машины,  
сети и системы

Лабораторный практикум

рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 4690

УДК 004.7  
 
М59

Р е ц е н з е н т 
канд. техн. наук, доц. А.И. Широков; 
ст. преп. Г.С. Крынецкая 

Микитенко, Игорь Иванович.
М59  
Вычислительные машины, сети и системы: лаб. 
практикум / И.И. Микитенко. – Москва : Издательский 
Дом НИТУ «МИСиС», 2022. – 72 с.

В лабораторном практикуме рассматривается проведение восьми 
лабораторных работ по курсу «Вычислительные машины, сети 
и системы». Структурно каждая такая работа состоит из базовой 
теоретической части для изучения, отрабатываемых студентами 
на практике пунктов заданий и контрольных вопросов для само-
проверки усвоенного материала и защиты работы.
Сборник лабораторных работ предназначен для студентов, об-
учающихся по направлению подготовки бакалавров 09.03.01 
«Информатика и вычислительная техника», профили «Интеллек-
туальные системы анализа данных», «Системная и программная 
инженерия», а также изучающих информационные технологии.

УДК 004.7

 Микитенко И.И., 2022
 НИТУ «МИСиС», 2022

ОглавленИе

Предисловие ..................................................................4

Лабораторная работа № 1. Основные компоненты 
вычислительной машины .................................................5

Лабораторная работа № 2.  
Загрузка компьютера и изучение BIOS / UEFI ...................10

Лабораторная работа № 3. Моделирование работы ЛВС ......19

Лабораторная работа № 4. Современные сети и системы – 
оборудование, понятия, термины и определения.  
Изучение темы и практика на основе применения 
современных цифровых инструментов .............................24

Лабораторная работа № 5. Блоки питания ВМ,  
расчет мощности при выборе или сборке компьютера .........36

Лабораторная работа № 6. Изготовление кабелей  
Ethernet и соединение двух компьютеров в ЛВС ................43

Лабораторная работа № 7. Первичные команды уровня 
командной строки .........................................................53

Лабораторная работа № 8. Представление вычислительной 
сети в эмуляторах Cisco Packet Tracer и eNSP ....................59

Заключение .................................................................66

Библиографический список ............................................67

Приложение .................................................................70

ПРеДИСлОвИе

Практическая подготовка студентов вуза представляет со-
бой форму организации образовательной деятельности при 
освоении образовательной программы в условиях выполнения 
обучающимися определенных видов работ, связанных с бу-
дущей профессиональной деятельностью и направленных на 
формирование, закрепление, развитие практических навыков 
и компетенций по профилю соответствующей образовательной 
программы.
Поэтому необходимость изучения студентами, обучающих-
ся по направлению подготовки бакалавра 09.03.01 «Информа-
тика и вычислительная техника», профили «Интеллектуаль-
ные системы анализа данных», «Системная и программная 
инженерия», «Системы автоматизированного проектирова-
ния и информационной поддержки изделий», дисциплины 
«Вычислительные машины, сети и системы» объясняется ме-
стом, которое занимают современные вычислительные маши-
ны в информатизации общества в целом. А теоретические и 
практические навыки, реализуемые в рамках проведения по 
курсу комплекса лабораторных работ, являются реальной ос-
новой для достижения поставленных целей подготовки буду-
щего специалиста.
Предметом дисциплины «Вычислительные машины, сети и 
системы» является изложение основ построения вычислитель-
ных машин, выбора и обеспечения надежности функциониро-
вания информационно-вычислительных сетей. В предлагае-
мом лабораторном практикуме сделан акцент на особенностях 
использования современных технических подходов и про-
граммных средств для изучения текущего состояния и обосно-
вания облика современных вычислительных машин, локаль-
ных и глобальных сетей.

лабОРатОРная РабОта № 1. 
ОСнОвные КОМПОненты 
вычИСлИтельнОй МашИны

Цель работы: классифицировать основные компоненты си-
стемного блока компьютера и изучить их характеристики.

теоретическая часть

Как было отмечено на первой лекции курса, в дальнейшем 
при изучении вычислительных машин (ВМ) за основу будет 
принят традиционный персональный компьютер (ПК). Как 
правило, в состав компьютера входит [22–24] системный блок 
и периферийные устройства. Часто упрощенный набор состав-
ляющих ВМ, таких как сам системный блок, монитор, клави-
атура, мышь и принтер, называется автоматизированным ра-
бочим местом (АРМ) пользователя или специалиста.
В состав системного блока ВМ входят следующие его компо-
ненты (рис. 1.1): корпус ВМ (шасси), материнская (системная) 
плата, блок питания ВМ, всевозможные запоминающие устрой-
ства и используемые ими носители информации, система ох-
лаждения (вентиляции), порты ввода-вывода информации для 
подключения внутренних и внешних периферийных устройств.
Материнская плата – основная составляющая аппарат-
ной части начинки системного блока ВМ. К ней подключа-
ются преимущественно все другие компоненты компьюте-
ра: накопители информации (твердотельный диск, жесткий 
диск), процессор (CPU), оперативная память (ОЗУ), видеокар-
та, оптический привод и др. Следует отметить, что подобных 
устройств внутри системного блока компьютера может быть 
несколько. Также на самой материнской плате могут инте-
грироваться следующие функциональные элементы (рис. 1.2): 
микросхема ПЗУ системы BIOS или UEFI, слоты расширения 
шины материнской платы, элементы чипсетов или контрол- 
леры-мосты (наборы микросхем северного и южного мо-
ста), звуковой и видеоконтроллеры, другие контроллеры для 
управления другими устройствами, например устройствами 
хранения информации. Также на материнской плате бази-
руются порты и интерфейсы сопряжения для подключения 

внешних периферийных устройств (USB, кабеля локальной 
сети, звуковых колонок, гарнитуры, видеовыходы и др.).

Рис. 1.1. Состав системного блока персонального компьютера

Северный мост (англ. Northbridge) – это системный кон-
троллер (или набор микросхем), являющийся одним из эле-
ментов чипсета материнской платы, отвечающий за работу 
процессора (CPU) с оперативной памятью (RAM) и видеоадап-
тером.
Южный мост (англ. Southbridge) – функциональный кон-
троллер, также известен как контроллер-концентратор вво-
да-вывода, отвечает за работу периферийных устройств – 
мыши, клавиатуры, принтера, джойстика, сканера и других 
устройств.
Центральное процессорное устройство, процессор (CPU) – 
электронный блок либо большая интегральная схема (микро-
процессор), исполняющая машинные инструкции, главная 
часть аппаратного обеспечения ВМ или программируемого ло-
гического контроллера. 
Оперативная память – энергозависимая часть системы 
памяти компьютера, в которой во время его работы хранится 

выполняемый машинный код (программы), а также входные, 
выходные и промежуточные данные, обрабатываемые про-
цессором.

Рис. 1.2. Состав (вариант) материнской платы

Накопитель на жестких магнитных дисках (HDD, вин-
честер) – устройство для длительного хранения программ и ин-
формации пользователя. Данное устройство представляет собой 
группу дисков с магнитным покрытием, расположенных на од-
ной оси и вращающихся с высокой скоростью. Основными па-
раметрами жесткого диска считаются емкость и производитель-
ность. Винчестер характеризуется не только временем доступа 
к хранимым данным и скоростью передачи информации, но и 
характеристиками интерфейса, с помощью которого HDD свя-
зывается с материнской платой. Также все чаще применяются 
сегодня высокоскоростные твердотельные накопители SSD на 
микросхемах, без механических вращающихся компонентов.
Контроллеры устройств (адаптеры), располагаемые на ма-
теринской плате, служат для обмена информацией между ОЗУ 
и внутренними и внешними периферийными устройствами 
(клавиатурой, дисководами DVD, BD, принтерами, сканерами 

и др.) через общую шину платы. Для каждого внешнего типо-
вого устройства, как правило, на материнской плате предус-
матривается наличие специальной электронной схемы, управ-
ляющей этим устройством. Другие подключаемые устройства 
могут использовать для этих целей унифицированные порты 
(например, USB), управляемые также соответствующими 
контроллерами.

Ход выполнения и задания по работе

1. Используя подготовленный стенд (старый системный 
блок ПК) и отвертку, под управлением преподавателя пооче-
редно демонтируйте основные компоненты компьютера. Полу-
чите практические навыки демонтажа и обратной установки 
в соответствующие посадочные места следующих основных 
компонентов: процессора, кулера (вентилятора) процессора, 
оперативной памяти, видеоадаптера, блока питания с разъ-
емами подключения на материнской плате, накопителей ин-
формации (винчестера, твердотельного диска, DVD и др.).
2. Занесите в табл. 1.1 аббревиатуру модели и производите-
лей основных компонентов системного блока, начиная с мате-
ринской платы. Используя сеть «Интернет», по аббревиатуре 
моделей компонентов изучите подробно и внесите в последний 
столбец таблицы технические характеристики каждого рас-
сматриваемого компонента системного блока.

Таблица 1.1
Характеристики компонентов системного блока

Тип устройства
Модель
Производи-
тель
Основные техниче-
ские характеристики
Материнская плата
Процессор
Кулер
Видеоадаптер
Оперативная память
Накопители (HDD, SSD)
Блок питания
Порты
Другие компоненты (при 
наличии)

3. Оформите отчет в соответствии с выдвигаемыми требо-
ваниями к документам. Напишите вывод по работе. Пример 
оформленного отчета по данной лабораторной работе представ-
лен в системе Сanvas курса.

Контрольные вопросы и задания 
для защиты работы

1. Каково предназначение и расположение на системной 
плате компонентов ВМ?
2. Приведите основные технические характеристики от-
дельных компонентов ВМ.
3. Расскажите об известных вам современных технологи-
ях, поддерживаемых отдельными компонентами ВМ.
4. Какой порядок демонтажа и установки кулера и ЦПУ на 
материнской плате?
5. Назовите порядок поиска технических характеристик 
компонентов ВМ по их моделям.

лабОРатОРная РабОта № 2.  
ЗагРУЗКа КОМПьютеРа 
И ИЗУченИе BIOS / UEFI

Цели работы:
1) изучить основные параметры систем BIOS и UEFI ком-
пьютера, порядок настройки и конфигурирования систем;
2) научиться управлять приоритетом загрузки операцион-
ных систем с различных носителей информации (твердотель-
ный диск, жесткий диск, DVD/BD привод, другой внешний 
накопитель);
3) знать и уметь замещать прошивки систем BIOS и UEFI.

теоретическая часть

На сегодняшний день в современных ВМ [22–24] для реали-
зации низкоуровневых управляющих функций над оборудова-
нием материнских плат применяют две системы: более старый 
вариант с названием BIOS (Basic Input / Output System) – ба-
зовую систему ввода / вывода на низком уровне и, пришед-
шую на замену, систему UEFI (Unified Extensible Firmware 
Interface) – унифицированный расширяемый интерфейс про-
шивки. Прообразом UEFI-системы была система с названием 
EFI от компании Intel. Массовое распространение UEFI сегод-
ня от разных производителей ориентировано, прежде всего, на 
сектор ПК. Вместе с тем следует понимать, что на ВМ, не явля-
ющихся ПК, а выполняющих другие функции, вы, вероятнее 
всего, встретите не UEFI, а именно систему BIOS.
Низкоуровневые функции, выполняемые системами BIOS 
и UEFI до загрузки операционной системы, по своему конеч-
ному предназначению примерно одинаковы: 
 
– данные системы предоставляют операционной системе 
ВМ аппаратные драйверы и осуществляют сопряжение между 
материнской платой и остальными средствами компьютера. 
ROM BIOS и UEFI должна соответствовать конкретной мате-
ринской плате;
 
– UEFI и BIOS содержат свои тесты проверки составляю-
щих аппаратную часть материнской платы и сопрягаемых с 
нею систем. Алгоритмы тестов при включении ПК проверяют 

все важнейшие компоненты ВМ. У системы BIOS данный тест 
называется POST (Power On Self Test);
 
– BIOS и UEFI содержат свои микропрограммы установки 
(настройки) параметров аппаратной конфигурации ВМ, а так-
же некоторые возможные установки Chipset. Для BIOS про-
грамма установки параметров имеет общее название PC CMOS 
Setup (или просто Setup) и служит для изменения опций кон-
фигурации работы ПК. 
Рассмотрим для примера процесс загрузки компьютера, на 
материнской плате которого установлена система BIOS. Данную 
последовательность можно представить пошагово следующим 
образом.
1. Включаем питание. Источник питания выполняет самотестирование, 
если все верно, то он выдает на материнскую 
плату сигнал PowerGood.
2. Процессор начинает считывать инструкции с чипа BIOS 
(EEPROM) и выполнять их действия. 
3. Последовательно выполняя команды этого кода, процессор 
реализует функцию начального самотестирования POST 
(Power On Self Test). В этом тесте проверяется аппаратура на 
наличие грубых ошибок (правильность функционирования 
устройств по их предназначению). Итоговая информация может 
коротко выводится на экран монитора (проверка ОЗУ, видеоадаптера, 
клавиатуры, поддерживаемые интерфейсы приводов, 
накопителей, чипсета и др.). Пример самотестирования 
ПК программой POST системой BIOS AMI (American Mega-
trends Inс) представлен на рис. 2.1.
4. Инициализация устройств – инициализируются все доступные 
устройства на материнской плате и в ее слотах расширения (
ISA, PCI, AGP, PCe и др.). 
5. Третья часть – это собственно загрузка настроек BIOS, 
в том числе сконфигурированных в ее оболочке PC CMOS 
Setup.
6. В соответствии с настройками приоритета загрузки 
ЦПУ ищет загрузочные записи и передает команду на выпол-
нение программной загрузки ОС.