Title: Chapitre 1
1Chapitre 1
- Historique et évolution des ordinateurs
2Repères historiques
- Les premiers registres
- - Abaque première tablette à calculer en
Mésopotamie - - Boulier vers 3500 av. J.C en Chine
- Pas damélioration jusquau 17ème siècle.
- 1614 John Napier (Écosse) découvre les
logarithmes multiplications et la division
transformées en une successions dadditions.
3- 1620 mise en œuvre de cette invention au moyen
de la règle à calcul. - Les machines à calculer
- 1623 machine de Schickard (Allemagne)
fonctionnement mécanique basé sur le principe de
tiges proportionnelles aux log. des nombres
impliqués dans ces opérations.
4- 1643 Pascaline de Pascal (France)
fonctionnement mécanique à système de roues à
ergot. Additions soustractions et faisait aussi
des reports. - 1673 amélioration de la Pascaline par Leibniz
(Allemagne). Effectue les quatre opérations de
base extraction de racines carrées. Non
construite faute de moyens financiers.
5- Machines à cartes perforées
- 1801 industrie de textile (France) Jacquard et
Falcon - 1887 Hollerith (USA) machine à lire des cartes
(CENSUS MACHINE) utilisée dans le recensement aux
USA. - Ordinateur primitif
- 1830 Charles Babbage machine à différences-
utilise les principes de report de la Pascaline
combinés avec les cartes perforées de Jacquard.
6- 1834 Charles Babbage- machine analytique-
système de numérotation décimal accepte des
nombres de 50 chiffres et en résultat, un nombre
de 100 chiffres (imprimé, cartes perforées,
courbe) - projet non finalisé. - Cette machine réunissait déjà des fonctions
automatiques essentielles mémoire- dispositifs
de calcul - fonction de commande et
dentrée-sortie
7La machine analytique de C. Babbage
8- 1930 L'Enigma et les Bombes Composée d'un
clavier, de 26 lampes pour représenter l'alphabet
et généralement de 3 rotors, lEnigma était
destinée à l'origine à crypter des documents
d'affaires. - 1939 ABC par J. ATANASHOFF et Clifford BERRY. Ce
calculateur a été le premier à utiliser le
système binaire et était capable de résoudre des
équations à 29 variables.
9- 1941 Z3 par K. ZUSE.
- Composé de 2600 relais, d'un lecteur de bandes et
d'une console pour l'opérateur, sa mémoire
pouvait contenir 64 nombres de 22 chiffres
exprimés en virgule flottante. Il réalisait une
multiplication en trois à cinq secondes.
10- 1943 ASCC ou Harvard MARK 1 par H. AIKEN. Cette
machine, construite en collaboration avec IBM,
utilise un principe inspiré par les travaux de C.
BABBAGE. Composée de 765 299 éléments, elle
pesait 5 tonnes et avait besoin de plusieurs
tonnes de glace par jour pour la refroidir. Ses
performances et sa fiabilité étaient remarquables
mais elle ne pouvait effectuer aucun saut
conditionnel.
11- 1943 Colossus I Composé de 1 500 lampes et d'un
lecteur de bandes capable de lire 5000 caractères
à la seconde. Ce calculateur électronique anglais
a été conçu pour décoder les messages chiffrés
par la machine de Lorentz allemande qui était un
téléscripteur doté de rotors (utilisant un
principe assez proche de lEnigma).
12- 1946 ENIAC, par J. ECKERT et J. MAUCHLY
- (Electronic Numerical Integrator and Computer)
Commandé par l'armée des États-Unis en 1943 pour
effectuer les calculs de balistique, il
remplaçait 200 personnes chargées auparavant de
calculer les tables de tir. Il occupait 23 m³,
pesait 30 tonnes, coûtait un million de dollars.
13La machine ENIAC pesait 30 tonnes
14La machine ENIAC est disposée en U de 6 mètres de
largeur par 12 mètres de longueur.
15- 1948 IBM SSEC, par Wallace Eckert (Selective
Sequence Electronic Calculator) Ce calculateur
composé de 20 000 relais et de 12 500 tubes a
servi pour le calcul de tables de positions de la
lune, mais a surtout été une vitrine
technologique (il était d'ailleurs visible par le
public) pour IBM.
16- 1948 Manchester Mark 1 (ou Ferranti Mark I)
Bâtie sur des plans de J. NEUMANN par une équipe
anglaise. Ce prototype est le premier à disposer
d'une unité de commande interne et à suivre un
programme enregistré. C'est sur cette machine de
1300 tubes qu'est utilisée pour la première fois
la mémoire à tubes Williams.
17- 1949 EDSAC, par Maurice WILKES (Electronic
Delay Storage Automatic Computer) Cet ordinateur
numérique et électronique est basé sur
l'architecture de J. NEUMANN. Composé de 3000
tubes et consommant 30KW, il utilise une mémoire
de type "lignes de retard à mercure". Il s'agit
d'une machine parfaitement opérationnelle qui a
été construite dans un laboratoire de
l'Université de Cambridge en Angleterre.
18- 1951 Whirlwind Premier ordinateur "temps réel "
- 1955 Premier calculateur transistorisé TRADIC
- 1960 PDP-1 (Programmed Data Processor) C'est
le précurseur des "minis". Vendu pour 125 000
(une fraction du coût d'un ordinateur de
l'époque) et livré sans logiciels, il était
plutôt ciblé pour les scientifiques et les
ingénieurs.
19- 1959 IBM 1401 Utilisant des transistors et des
mémoire à tores de ferrite, fourni avec un
générateur d'applications (RPG) destiné à en
faciliter l'utilisation, cet ordinateur a marqué
une étape dans l'ère de la comptabilité.
L'imprimante (1403) associée était d'une rapidité
exceptionnelle (600 lignes par minutes !). IBM
avait tablé sur un millier de ventes... plus de
12 000 exemplaires seront vendus -
20- 1964 IBM System/360 Alors que tous ses
ordinateurs utilisaient des architectures et
logiciels incompatibles entre eux, IBM décida
d'investir plusieurs millions de dollars et de
développer une gamme entièrement nouvelle 6
ordinateurs et 44 périphériques, ayant des
capacités différentes mais tous compatibles entre
eux. La technologie utilisée, loin d'être
innovante, était transistors et mémoire à tores.
21- 1965 Premier mini-ordinateur diffusé
massivement PDP-8 de DEC - 1973 Micral-N de R2E
- C'est le premier micro-ordinateur du monde, il a
été inventé par A. TRUONG, fondateur de R2E une
petite société française
22- 1973 l'Alto (renommé Xerox Star en 1981) de
XEROX - Ce prototype, pensé pour devenir le bureau du
futur, est un condensé des idées proposées par
les chercheurs réunis par XEROX au Palo-Alto
Research Center (PARC). Il est le premier à
introduire l'idée de fenêtres et d'icônes que
l'on peut gérer grâce à une souris.
Principalement, en raison de son coût, cet
ordinateur ne connaîtra qu'un succès d'estime.
23- 1975 Altair 8800 de ED. ROBERTS (MITS)
- Il est considéré par les Américains comme le
premier micro-ordinateur du monde, bien que ce
soit le Micral-N. Cependant, c'est pour l'Altair
que sera le premier BASIC Microsoft. - 1976 CRAY I Créé par Saymour CRAY, c'est le
premier ordinateur à architecture vectorielle.
24- 1978 DEC VAX 11/780 (Virtual Address eXtension)
Premier modèle de "supermini", cet ordinateur 32
bits pouvait exécuter des programmes écrits pour
le PDP-11. Il avait aussi suffisamment de
ressources pour supporter des applications qui
étaient jusqu'ici réservées aux gros mainframes.
Il reste aussi célèbre pour son système
d'exploitation VMS
25- 1982 Cray X-MP Composé de deux Cray I mis en
parallèle, il est 3 fois plus puissant que
celui-ci.
26- 1981 IBM-PC (Personnal Computer) Cet
ordinateur, qui n'apporte aucune idée
révolutionnaire, est la réaction du n1 mondial
face à la micro-informatique Il était fait
d'une accumulation de composants standards et de
logiciels sous-traités (principalement auprès de
Microsoft) dans le but de minimiser le temps
nécessaire pour sa mise au point.
27- 1983 Lisa d'APPLE
- Steve JOBS, très intéressé par l'Alto
reprendra la plupart des idées de celui-ci pour
le compte d'APPLE, en particulier la notion
d'interface graphique (GUI) et l'utilisation de
la souris. Cependant, ce micro-ordinateur ne
connaîtra pas non plus de succès commercial.
28- 1984 Amiga Utilisant un microprocesseur Motorola
680x0, ce micro-ordinateur reste parmi les
leaders pour ce qui est du graphisme et de la
musique. - 1984 Macintosh d'APPLE. Basé sur le projet LISA,
c'est l'ordinateur convivial par excellence Son
utilisation est très simple grâce à la souris et
à la qualité de ses graphismes. Il devient au fil
des années, et des différentes versions, l'autre
grand standard (avec le PC d'IBM) du monde de la
micro-informatique.
29- 1985 Cray II Miniaturisé, il est 10 fois plus
puissant que son prédécesseur, le Cray I. - 1986 The Connection Machine Premier ordinateur
"massivement parallèle" composé de 16 000
processeurs. - 1994 Paragon d'Intel. Coûtant 20 Millions de
dollars, occupant un volume de 48m3, il est
composé de 2000 processeurs et de 64 Giga-octets
de mémoire. Il peut effectuer
30- 150 milliards d'opérations en virgule flottante
par seconde - 1994 PowerMac d'APPLE
- Basé sur le microprocesseur POWER-PC réalisé par
Motorola en collaboration avec IBM, il était
présenté comme le successeur commun du PC et du
MAC. Cependant, malgré de très bonnes
performances, il tarde à s'imposer.
311998 iMac d'APPLE L'iMac était l'ordinateur
d'Apple pour le nouveau millénaire. Il a
également marqué le retour d'Apple (et de MacOS)
au devant de la scène. C'est l'ordinateur le plus
original depuis le premier Mac de 1984 Design
très particulier, écran et unité centrale
intégrés dans un seul boîtier, ports USB et pas
de lecteur de disquette interne.
32Ordinateur et changements technologiques
- Première génération Tubes électroniques (lampes
à vide) - Deuxième génération transistors
- Troisième génération circuits intégrés
- Quatrième génération microprocesseurs.
- Cinquième génération intelligence artificielle.
33Première génération1949-1957
- Ordinateur à cartes perforées et à bandes
magnétiques - Programmation physique en langage machine
- Appareils immenses, lourds, énergie élevée
- Utilisation de tubes à vide et à mémoires à
tambour magnétique - Prix élevé / capacité et performance.
34Deuxième génération1958 - 1964
- Utilisation de transistors et des mémoires à
ferrite. - Utilisation de mémoires de masse pour le stockage
périphérique. - Temps daccès moyen (de lordre de la
micro-seconde). - Fonctionnement séquentiel des systèmes de
programmation (langages évolués).
35Troisième génération1965-1971
- Miniaturisation des composants (circuits
intégrés) - Apparition des systèmes dexploitation
- Concepts de temps partagés
- Machines polyvalentes et de capacité variée
- Appareils modulaires et extensibles
- Multitraitement (plusieurs programmes à la fois)
- Télétraitement (accès par téléphone)
36Quatrième génération1971-1982
- Miniaturisation extrêmes des composants
- Apparition des microprocesseurs
- Diversification des champs dapplication
- Apparition de la micro-informatique
- Laspect logiciel prend le pas sur laspect
matériel
37Cinquième génération
- Miniaturisation des composants poussée à
lextrême - Vitesse proche de celle de la lumière.
- Nouvelle architecture physique
- Possibilité de choix dordre des vecteurs
séquentiels à traiter - Vitesse de traitement augmentée jusquau gigalips
(Logical Inference de 100 à 1000 instructions)
38- Processeurs en parallèle
- Nouvelles structures et représentations des
données. - Ajout du traitement de laspect sémantique à
celui de laspect syntaxique de linformation - Ordinateurs à photons
39Alternatives à cette classification
- 1- architectures et conception (PC compatibles
vs. Apple) - 2- super-ordinateurs SIMD vs. MIMD
- 3- RISC vs. CISC
- 4- taille super, gros, mini, station ou micro
ordinateurs - 5- , etc.
40Évolution de la programmation
- Ada Byron (1816-1852) première programmatrice
pour la machine de Babbage - Adèle Goldstine programme pour ENIAC en 1946.
- Les premiers programmes en Langage machine (0 et
1) - Langage symboliques assembleurs
41- Fortran (Formula Translator) vers 1950 par J.
Backus. - Apparurent aussi des langages spécialisés comme
le GPSS (simulation) et APT (commande de machines
à outils) - Vers la fin de 1950
- - Algol notion de blocs
42- Cobol applications de gestion.
- PL/1 dans le but de traiter plusieurs genres
dapplications (universels). Apparurent ensuite
les langages Pascal, Modula, C, ... - La micro-informatique a répandu le Basic
- Langages fonctionnels (Lisp) utilisé dans le
traitement des expressions symboliques - Langages Logiques (Prolog) intelligence
artificielle pouvoir dinférence - Langages interrogatifs (bases de donnée) tels SQL
43- Dautres types de langages sont apparus, tels
ceux de description le langage HTML (Hyper Text
Markup Language permet de décrire un document
dans le but de le visionner dans un navigateur
internet). - Il existe aussi des langages permettant de
piloter dautres éléments tels les langages de
script dans UNIX.
44Structure des ordinateurs
- John Von Neumann est à l'origine (1946) d'un
modèle de machine universelle (non spécialisée)
qui caractérise les machines possédant les
éléments suivants - une mémoire contenant programme (instructions) et
données, - une unité arithmétique et logique (UAL ou ALU en
anglais), - une unité de commande (UC).
45- une unité permettant l'échange d'information avec
les périphériques l'unité d'entrée/sortie (E/S
ou I/O), - ( clavier, lecteur de cartes perforées, ruban,
... - écran, imprimante, cartes perforées, ....)
46Caractéristiques de la machine de J. Von Neumann
- Machine contrôlée par programme
- Programme enregistré en mémoire
- Instruction du programme codée sous forme binaire
- Le programme peut modifier ses instructions
- Exécution des instructions en séquence
- Existence dinstructions de rupture de séquence.
47Schéma de la machine de Von Neuman
- UAL unité arithmétique et logique
48- Ces dispositifs permettent la mise en oeuvre des
fonctions de base d'un ordinateur le stockage
de données, le traitement des données, le
mouvement des données et le contrôle. Le
fonctionnement schématique en est le suivant - Unité de Commande
- 1. extrait une instruction de la mémoire,
- 2. analyse l'instruction,
- 3. recherche dans la mémoire les données
concernées par l'instruction, - 4. déclenche l'opération adéquate sur lUAL ou
l'E/S,
49- 5. range au besoin le résultat dans la mémoire.
- ! La majorité des machines actuelles s'appuient
sur le modèle Von Neumann
50Quelques mots sur la mémoire
- Carte perforée à 80 colonnes (IBM)
- Ce système qui deviendra un standard est la
généralisation de la carte perforée qui est à
l'origine de la compagnie. - Mémoires à tubes Williams
- Développée par F. C. Williams, ce type de mémoire
utilise les charges résiduelles laissées sur
l'écran d'un tube cathodique après qu'il ait été
frappé par le faisceau d'électron. -
51 - Bande magnétique
- Mémoires vives à tores de ferrite
- Pendant une petite vingtaine d'année, ce
principe de mémoire sera le plus utilisé avant
d'être remplacé par la mémoire à
semi-conducteurs. - Tambour magnétique
- Disque magnétique
- Aussi appelé disque dur, ce type de support
deviendra incontournable lorsqu'il prendra sa
forme actuelle en 1974 Le disque Winchester.
52- Mémoires à semi-conducteurs
- Disques souples
- Mémoire magnétique à bulles (Intel) Mise au
point par Intel Magnetics , c'est une technologie
qui offrait une très grande fiabilité même dans
des conditions de fonctionnement extrêmes. - Disque Opto-Numérique (aussi appelé Compact Disc
ou Disque Optique Compact)Disque de plastique de
12 cm de diamètre et 1,2 mm d'épaisseur lu par un
faisceau laser
53- où l'on peut stocker environ 75 minutes de
musique. Son succès, outre son format, vient de
l'exceptionnelle qualité de reproduction sonore,
de sa faible fragilité ainsi que de son
inusabilité pas de contact).
54- CD-ROM (Sony et Philips) (Compact Disc Read Only
Memory) - Cédérom en françaisVersion
informatique du CD permettant de stocker à la
fois du texte, des images, des sons... Sa
capacité était exceptionnelle pour l'époque 680
Mo. - R.N.I.S (Réseau Numérique à Intégration de
Services) - Baptisé Numéris par France Télécom
55- Réseau publique (comme le Réseau Téléphonique
Commuté) où toutes les données (voix, images,
données informatiques...) circulent en numérique
- DVD-ROM (Sony et Philips) Successeur annoncé du
CD-ROM dont il reprend exactement le format
physique. Sa capacité est par contre multipliée
par 12 et passe à environ 8,5 Go.
56- Les Clés USB
- Il s'agit simplement d'une puce mémoire avec un
connecteur USB. L'ensemble à la taille d'une clé
(et peut d'ailleurs se mettre en porte-clé) ce
qui a donné son nom. Les capacités actuelles
dépassent celles d'un CD-ROM avec l'avantage
d'être réinscriptible à volonté.
57Quelques mots sur les systèmes dexploitation
- Définition
- Un système d'exploitation (SE en anglais OS
operating system) est un ensemble de programmes
de gestion du système qui permet de gérer les
éléments fondamentaux de l'ordinateur - le matériel - les logiciels - la mémoire -
les données les réseaux. -
58Fonctions dun système dexploitation
- Gestion de la mémoire
- Gestion des systèmes de fichiers
- Gestion des processus
- Mécanismes de synchronisation
- Gestion des périphériques
- Gestion du réseau
- Gestion de la sécurité.
59Un exemple
- Soit la commande suivante emacs monfichier.txt
- Juste après avoir tapé le ltReturngt fatidique, le
système d'exploitation est mis à contribution. A
savoir qu'il doit - 1) aller chercher sur le disque dur un fichier
qui s'appelle emacs et qui doit être
impérativement un fichier d'instruction à
exécuter (fichier exécutable ou "binaire"). - 2) aller chercher sur le disque dur un fichier
qui s'appelle monfichier.txt et rattacher ledit
fichier à l'exécutable emacs en tant que fichier
de données.
60- 3) trouver une place en mémoire RAM pour y placer
tout ou partie de emacs de telle manière qu'il
soit effectivement exécutable et une place en RAM
pour y placer tout ou partie du fichier
monfichier.txt. Trouver une place en RAM pour y
mettre une zone de communication avec emacs. Le
SE et emacs doivent communiquer entre eux afin de
s'informer (entre autres choses) du bon
déroulement des opérations.
61- 4) Si les fichiers emacs et monfichier.txt sont
trop gros pour la place disponible en RAM , le SE
se charge de ne mettre en mémoire vive que la
partie des fichiers effectivement utile à
l'instant t pour le processeur. Dès qu'une autre
partie du fichier devient utile la partie
précédente est effacée de la RAM, et la zone
"utile" est recopiée à sa place. Cette technique
s'appelle le "swapping".
62- Il existe actuellement plus de 193 systèmes
dexploitation dans 27 langues - Quelques exemples
- UNIX
- VMS
- MS-DOS
- Win 9X désigne les Windows 95-98-Me, héritiers
de MS-DOS et Win 3.1. Il n'a aura plus de
nouvelles versions. Cette gamme est remplacée par
Win XP home.
63- Windows NT est le système dexploitation
Microsoft conçu pour se passer de MS-DOS, tout en
gardant une grande compatibilité avec les
logiciels écrits pour MS-DOS, Win 3 et plus tard
Win 9X ( Win 4.0). - Windows 2000 est le nom commercial de Win NT 5.0,
et Win XP celui de NT 5.1 - Pour ceux qui confondent Win 2000, n'est pas le
successeur technique de Win 98 - Win 98 a besoin de MS-DOS pour démarrer.
- Win NT-2000-XP l'émule dans une machine
virtuelle. -
64- les périphériques d'entrée-sortie (par exemple
les cartes d'extension) varient d'un modèle
d'ordinateur à un autre. Il faut donc un système
qui puisse unifier l'écriture des instructions
gérant le matériel. Ainsi, lorsqu'un programme
désire afficher des informations à l'écran, il
n'a pas besoin d'envoyer des informations
spécifiques à la carte graphique (il faudrait que
chaque programme prenne en compte la
programmation de chaque carte...), il envoie les
informations au système d'exploitation, qui se
charge de les transmettre au périphérique
concerné...
65- La communication avec le système d'exploitation
s'établit par l'intermédiaire d'un langage de
commandes et un interpréteur de commandes. Cela
permet à l'utilisateur de piloter les
périphériques en ignorant tout des
caractéristiques du matériel qu'il utilise, de la
gestion des adresses physiques...
66- Le systèmes multi-tâches Les système
d'exploitation multi-tâches permettent de
partager le temps du processeur pour plusieurs
programmes, ainsi ceux-ci sembleront s'exécuter
simultanément. - Pour réaliser ce processus, les applications sont
découpées en séquence d'instructions appelées
tâches ou processus. Ces tâches seront tour à
tour actives, en attente, suspendues ou
détruites, suivant la priorité qui leur est
associée.
67- Un système est dit préemptif lorsqu'il possède un
Ordonnanceur (aussi appelé planificateur ou
scheduler), qui répartit, selon des critères de
priorité le temps machine entre les différentes
tâches qui en font la demande. - Le système est dit à temps partagé lorsqu'un
quota de temps est alloué à chaque processus par
l'ordonnanceur. Cela est notamment le cas des
systèmes multi-utilisateurs qui permettent à
plusieurs utilisateurs d'utiliser simultanément
sur une même machine des applications similaires.
68- Le système est alors dit "système
transactionnel". Dans ce cas, le système alloue à
chaque utilisateur une tranche de temps (quantum
de temps). - Systèmes multi-processeurs Ces systèmes sont
nécessairement multi-tâches puisqu'on leur
demande d'une part de pouvoir exécuter
simultanément plusieurs applications, mais
surtout d'organiser leur exécution sur les
différents processeurs (qui peuvent être
identiques ou non). Ces systèmes peuvent être
soit architecturés autour d'un processeur central
qui coordonne les autres
69- processeurs, soit avec des processeurs
indépendants qui possèdent chacun leur système
d'exploitation, ce qui leur vaut de communiquer
entre eux par l'intermédiaire de protocoles.
70- Les types de systèmes d'exploitation
- deux types de systèmes d'exploitation les
systèmes 16 bits et les systèmes 32 bits. - - DOS codage sur 16 bits mono-utilisateur
- - Windows 3.1 codage sur 16/32 bits multi-tâche
préemptif - - Windows 95/98/Me 32 bits multi-tâches préemptif
- - Windows NT/2000 32 bits multi-tâches
préemptif - - Unix 32 bits multi-tâches préemptif
- - VMS 32 bits muli-tâches préemptif
71Pour en savoir plus
- Moreau, René (1982) ainsi naquit linformatique,
les hommes, les matériels à lorigine des
concepts de linformatique daujourdhui,
deuxième édition, Dunod. - Randell, Brian (1982) the origin of digital
computers selected papers Springer Verlag - Les ordinateurs de cinquième génération
MICRO-SYSTEMS, février 1983. - Des photons dans lordinateurs, MICRO-SYSTEMS,
décembre 1983
72- Machines pensantes, DIMENSIONS SYSTEMS,
1984-1985. - Les calculateurs analogiques, MICRO-SYSTEMS,
juillet-août 1986. - Pour la science spécial informatique du futur.
No. 122, décembre 1987. - Pour la science Linformatique des années 90,
No. Spécial 72. - Pour la science communication, ordinateurs et
réseaux, numéro spécial, 1991.
73- R. Keyes Lavenir du transistor pour la
science, août 1993. - Une adresse de site utile
- www.histoire-informatique.org/grandes_dates