Africa Computing - Introduction théorique à l’informatique - Historique de l’informatique.

Chapitre 1 : Historique de l’informatique

Ordinateur : Machine automatique de traitement de l’information permettant de conserver, d’élaborer et de restituer des données sans intervention humaine en effectuant sous le contrôle de programmes enregistrés des opérations arithmétiques et logiques.

L’informatique que l’on connaît à ce jour est la synthèse des inventions et créations, commencées au XVIéme siècle. Les pages suivantes donnent les grandes inventions qui ont permis en cinq siècles à partir des logarithmes et de la première règle à calcul d’arriver au processeur moderne.

Le tout premier ordinateur programmable fut inventé par un mathématicien anglais Charles Babbage (1792-1871), qui en trouva l’idée en construisant, en 1823, une machine à calculer entièrement métallique nommée moteur différentiel. A cette époque, la technologie n’était pas assez évoluée pour permettre la réalisation de tels projets. Mais l’idée qui les sous-tendait (un appareil capable d’exécuter des calculs en fonction d’un programme inséré à l’aide de cartes perforées) comprenait la plupart des principes qui seront utilisés plus tard dans la conception des ordinateurs modernes.

Les Origines :

En 1904, l’invention du tube à vide électronique permit la construction du premier élément indispensable à la fabrication d’un ordinateur.

Carte perforée

D’abord utilisé comme amplificateurs, ces tubes en 1940 virent leur fonction de commutateur symboliser le codage binaire. Les données étaient introduites à l’aide de cartes perforées et les différentes parties du système étaient connectées manuellement à l’aide de câbles. Leur programmation était très lente : il fallait parfois plusieurs jours pour seulement 5 minutes de fonctionnement.

Du tube à vide électronique au transistor :

Les militaires ont été les premiers à utiliser ces ordinateurs à tubes comme l’ENIAC (un ordinateur de 30 tonnes contenant 18 000 tubes, 6 000 commutateurs, 70 000 résistances ...) car la Seconde Guerre mondiale multiplia les innovations, et quand elle fut terminée, les autorités trouvèrent d’autres usages aux ordinateurs.

Les systèmes utilisants les tubes étaient volumineux, peu fiables. Ils étaient aussi limités en puissance de calcul. Tous ces problèmes furent résolus en 1947, lorsque John Bardeen, Walter Brattain et William Shockley travaillant chez Bell inventèrent le transistor qui a les mêmes fonctions que les tubes mais qui n’est constitué que d’un petit morceau de matériau semi-conducteur tel que le silicium pour agir comme de commutateur.

Sources documentaires : Les grandes inventions (Larousse) et Le Multimédia (Gallimard)

Les ordinateurs centraux :

Avec des transistors petits, fiables et sans échauffement, les ordinateurs deviennent plus petits, plus puissant et plus économiques. Les nouvelles machines furent utilisées dans les années 60 par les banques où leur puissance de calcul était équivalente à celle d’un PC moderne.

Par rapport aux standards d’aujourd’hui, ils étaient énormes. Ils occupaient souvent plusieurs salles. Leurs programmes étaient introduits à l’aide de cartes perforées et les données étaient stockées sur des bobines de bandes magnétiques (l’équivalent des disques durs).

Descente au niveau des puces :

En 1959, une société américaine, Texas Instruments, prouva qu’il était possible de graver plusieurs processeurs sur un seul morceau de silicium en faisant appel aux techniques photographiques. Ces transistors pouvaient ensuite être reliés par des pistes métalliques gravées également sur silicium. Cette combinaison prit le nom de circuit intégré ou de puce de silicium. A partir de ce moment, la technologie eut pour seule ambition de placer le plus grand nombre de transistors sur la plus petite surface de silicium possible. En 1971, un fabricant de circuits intégrés, Intel, inventera le premier microprocesseur, le 4004. Cette invention permit le développement des micro-ordinateurs.

L’arrivée d’Apple sur le marché :

Trois entreprises modifièrent radicalement l’informatique personnelle. La première, Commodore, construisit un système complet avec un clavier, un écran, un système de stockage sur cassette, appelé le PET. La seconde fut Tandy Radio Shack, avec son TRS-80. Mais la plus influente s’appelle Apple Computer : Après la sortie du troisième microprocesseur d’Intel, le 8080, un jeune employé de Hewlett-Packard, Wozniak construisit dans un garage de Cupertino le premier ordinateur personnel populaire qu’il baptisa Apple I en 1976.

Le PC d’IBM :

En 1980, le fabricant d’ordinateurs centraux, IBM, décida de créer un ordinateur individuel qui fut commercialisé en 1981. C’était le PC (Personnel Computer)

Le microprocesseur :

Inventé en 1971 par l’ingénieur Ted Hoff de la société américaine Intel, le microprocesseur réalise la miniaturisation totale des fonctions logiques dans une machine électronique. C’est l’invention la plus importante de l’électronique moderne, après le transistor et le circuit intégré.

Le premier fut le 4004, annoncé le 15 novembre 1971. Ce processeur fonctionnait sur 4 bits, c’est à dire qu’il était capable de traiter 4 chiffres binaires à la fois. Ce premier processeur intégrait 2 250 éléments répartis sur une plaquette de 4,2 mm sur 3,2 mm.

Le second microprocesseur sera le premier a avoir des capacités de calculs et de fonctions de contrôle élevées, c’est le 8008, un processeur 8 bits qui sera commercialisé par Intel en 1972. Il sera suivi en 1974 du 8080, puis en 1978 du 8086 (16 bits) qui sera intégré dans le premier micro-ordinateur d’IBM, le PC en 1981.

XVIè siècle  :

• 1580 Napier (Ecosse) : mise en oeuvre des logarithmes.

XVIIè siècle  :

• 1632 Oughtred (Angleterre) : création de la règle à calcul.
• 1642 Pascal (France) : fabrication de la première machine à calculer permettant l’addition et la soustraction par complément.
• 1666 Moreland (Anglais) : multiplication par additions successives.

XVIIIè siècle  :

• 1762 France : contrôle de métiers à tisser par carton perforé.
• 1770 Hahn (Allemagne) : première machine à calculer exécutant directement les 4 opérations (fondée sur le cylindre denté inventé par Liebniz en 1671).

XIXè siècle  :

• 1833 Babbage (Angleterre) : définit les grands principes des calculatrices électroniques.
• 1854 Boole (Angleterre) : calcul binaire.
• 1880-90 Hollrith Powers (USA) première machine à carte perforées utilisée pour le recensement américain de 1890. H Burroughs, Scheuts, Wiberg (Suède), Odhnen (Allemagne), Bollée (France), Kelvin (Angleterre), Jahns (Suisse) : mise au point de plusieurs machines à calculer avec ou sans clavier, imprimantes ou non, et de machines « comptables ».

XXè siècle  :

• 1906 De Forrest et J. Bryce (USA) : industrialisation des tubes à vide.
• 1919 Eccles-Jordan (USA) : première bascule électronique.
• 1924 Tabulating Machine Corporation fondée par Hollerith devient IBM. 
• 1944 Aiken et IBM (USA) : calculateur automatique Mark 1 (Université Harvard ).
• 1946 Un "Electronic Numerical Integrator and Computer" (ENIAC) est réalisé par une équipe de la More Schoolk de l’université de Pennsylvannie qui est dirigée par Prosper Eckert et John Mauchly. Il pèse 30 tonnes, comprend 17468 tubes électroniques, 70000 résistances, 10000 capacités, 1500 relais, 6000 commutateurs. Il faut tourner à la main le commutateur et brancher pour chaque opérations des centaines de câbles ; il consomme 150000 Watts (il est 1000 fois plus rapide que le Mark 1), les relais électromécaniques sont remplacés par des circuits électroniques et pour la première fois des impulsions électriques sont utilisées pour mettre les lampes à vide en position allumée ou éteinte, ouverte ou fermée. Le système de code binaire est inventé par Von Neumann, la première construction est l’Electronic Discrete Variable Computer (EDVAC).
• 1947 Eckert et Mauchly (USA) fondent une petite société qui devient Univac.
• 1948 Bardeen-Frattain et Schockey (USA) industrialisent le transistor.
• 1949 Wilkes (Angleterre) fabrique le premier calculateur auto-électronique à programme enregistré EDSAC.
  IBM (USA) commercialise le CPC, calculateur automatique ) carte-programme.
• 1951 Aux Etats-Unis, la première machine à usage civil Univac 1 est mise au point par Eckert et Mauchly ; elle est refusée par IBM mais acceptée par Remington qui de 1952 à 1954 contrôle tout le marché civil.
  Premier calculateur électronique de la société Bull.
• 1952 Von Neumann présente son architecture qui est encore utilisée comme modèle à ce jour ; Le calculateur est composé d’une Unité arithmétique et logique avec des accumulateurs, qui accède à la mémoire de la machine et à l’unité de commande, communique grâce à des unités d’entrées et de sorties. Le prototype comprend 4096 mots qui peuvent contenir deux instructions chacun.
  IBM vend 701 calculateurs automatiques.
• 1964 IBM 360, premier ordinateur à circuit intégré.
  General Electric prend le contrôle de base de Bull.
• 1970 Début de la révolution de la mini informatique. General Electric vend ses participations dans Bull.
• 1972 Généralisation de la mémoire virtuelle.
• 1973 Réalisation expérimentale de mémoires à bulle magnétiques et de circuits à jonction Josephson (effet tunnel) Arrivée de la mémoire virtuelle, de la multiplication et du multitraitement.
  Création d’Unidata, premier groupement européen, comprenant CII (France), Siemens (Allemagne), Philips (Pays Bas)
• 1987 IBM commercialise son PS/2.
• 1991 La révolution de la micro-informatique arrive en Europe. Les grandes surfaces commencent à commercialiser des PC.
• 1995 Le son et la vidéo sont gérés en standard par le système d’exploitation Windows 95.
• 1998 Windows 98 intègre en standard la communication sur le réseau Internet.
• à suivre...

Génération zéro :

C’est l’ère des calculateurs mécaniques (1642-1945).

Première génération :

Les calculateurs sont munis de tubes à vide (1945-1955).

Deuxième génération :

Les transistors marquent cette génération (1955-1965). Ils remplacent les tubes et permettent une miniaturisation des calculateurs qui possèdent des performances beaucoup plus élevées.

Troisième génération :

Des micromodules microscopiques rassemblent sur quelques mm2 des circuits transistorisés complets. Ces circuits miniatures possèdent deux niveaux d’intégration : soit LSI (Large Scale Integration) ou VLSI (Very Large Scale Integration) qui améliorent les capacités et la rapidité. Les avantages sont essentiellement un temps de conception et de mise au point réduit, un prix de revient inférieur, une plus grande surface d’aptitude aux modifications, une meilleure fiabilité et un entretien plus facile. Cette génération permet l’emploi de nouveaux langages simplifiés.
Les premiers microprocesseurs (1965-1971)

Quatrième génération : Les puces contiennent plusieurs milliers de transistors (1971- ????). Une seule peut avoir la puissance de calcul d’un ordinateur moyen des années 60 qui occupait une pièce entière. La répartition des coûts machine/logiciel d’une organisation subit une énorme modification ; en effet en 1970 elle était la suivante : matériel 50% logiciel 50%. En 1994, elle devient : matériel 5% logiciel 95%.