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L'histoire des machines de traitement automatique d'information M. DALMAU, IUT de BAYONNE
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1 Introduction
L'idée de machine de traitement d'information est très ancienne et il est difficile d'en donner l'origine.
L'ordinateur tel que nous le connaissons est le fruit de 4 domaines de recherche :
- Automates (depuis le 3
ème
siècle avant JC en Chine pour des horloges)
- Mécanisation des calculs (depuis le 17
ème
siècle)
- Logique mathématique (surtout au 19
ème
siècle)
- Technologie (mécanique puis électromécanique puis électronique)
Nous allons tout d'abord parler des premières tentatives de réalisation de machines de traitement d'information. Il
s'agit en fait de machines pour faire des calculs plus ou moins automatiquement. Certaines ont connu un grand succès
à leur époque. Toutefois aucune d'entre elles ne pouvait prétendre au titre d'ordinateur.
Nous verrons, dans un second temps, comment est né l'ordinateur tel que nous le connaissons avec une première
étape au cours de laquelle des machines ont été réalisées en se préoccupant surtout des aspects techniques. Plus tard,
à partir d'études théoriques, il a été possible de définir puis de construire de véritables machines universelles qui ont
été ensuite améliorées au fil des années et des progrès de la technologie.
2 Les machines qui ont précédé l'ordinateur
Les premiers efforts pour réaliser des machines de traitement automatique de l'information ont porté sur la
mécanisation des calculs mathématiques.
En 1623 W. SCHICKARD fabrique une machine capable d'effectuer automatiquement l'addition et la soustraction à
6 chiffres, la multiplication et la division sont quasi automatiques. Cette machine baptisée horloge à calcul sera
détruite dans un incendie le 22 Février 1624.
En 1643 B. PASCAL met au point une machine à calculer mécanique (La Pascaline) capable de faire
automatiquement l'addition, la soustraction et la conversion des monnaies.
Environ 50 exemplaires seront fabriqués et commercialisés. Pour des raisons mécaniques la Pascaline ne
fonctionnait pas très bien .
La Pascaline

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En 1673 G.W. LEIBNIZ étudie la Pascaline et fabrique en 1694 une machine à calculer mécanique dotée des 4
opérations qui connaîtra les mêmes problèmes mécaniques et ne fonctionnera jamais bien.
En 1774 P.M. HAHN fabrique et commercialise une machine à calculer mécanique à 12 chiffres.
EN 1820 C.X. THOMAS de Colmar crée l'arithmétomètre qui est une amélioration de la machine de LEIBNITZ.
Il sera vendu à 1500 exemplaires et commercialisé sous différents noms (Saxonia, Archimède, Unitas et TIM pour
Time Is Money) pendant près d'un siècle.
Aucune de ces machines mécaniques ne réalise de façon totalement automatique la multiplication et la division. La
première multiplication automatique (à 2 chiffres) sera réalisée par R. VEREA en 1879 sans aucun objectif
commercial. La division, quant à elle, ne sera automatisée qu'en 1908 sur la Madras de RECHNITZER et
JAHNZ.
En 1831 J. HENRY invente le relais électromécanique mais, faute
d'utilisation, cette invention tombe dans l'oubli.
En 1833 C. BABBAGE aidé du mécanicien J. CLEMENT tente de réaliser
une machine capable d'enchaîner des calculs pour calculer des fonctions
mathématiques (Log, Sinus ...) jusqu'à lors obtenues par des tables.
Il réalisera les plans pour 2 machines baptisées machine à différences (1823-
1833) et machine analytique (à partir de 1833).
La machine analytique, de loin la plus intéressante, est constituée d'une
machine à calculer type arithmétomètre et d'une mécanique d'horlogerie pour
enchaîner les calculs. La programmation se fait dans un premier temps par des
leviers puis par des cartes perforées connues depuis les métiers à tisser (c'est à
dire depuis 1801) de J.M. JACQUART. Elles sont issues des bandes
perforées de B. BOUCHON en 1725.
C. BABBAGE
L’arithmétomètre

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La mémoire de la machine analytique de 1000 registres de 50 chiffres est constituée de roues dentées et ses
entrées/sorties se font sur cartes perforées. Une addition
complète est effectuée en 3 secondes.
Babbage travaillera sur cette machine jusqu'à la fin de
sa vie en 1871 sans jamais parvenir à la faire
fonctionner en grande partie pour des raisons
mécaniques (un prototype avait été présenté en 1823 qui
lui avait valu une aide du gouvernement). Toutefois il
convient de préciser qu'en 1991 le Science Museum de
Londres a fait réaliser la machine de Babbage d'après
les plans originaux (300 feuilles de schémas et 6 à 7000
pages de notes ont été laissées par Babbage) et en
utilisant les moyens de la mécanique de l'époque et
qu'elle a fonctionné. Ces plans avaient d'ailleurs déjà été
repris en 1853 par G. SCHEUTZ et avaient abouti à
une réalisation opérationnelle.
Charles Babbage sera aidé dans ses travaux par la mathématicienne Ada
LOVELACE (fille du poète Byron) que l'on s'accorde à considérer
comme le premier programmeur et qui définira les notions de machine
programmable et les principes de condition et d'itération.
La machine de Babbage est révolutionnaire en ce sens qu'elle comporte pratiquement tous les organes qui
constitueront plus tard les ordinateurs (organe de commande réalisé par des crochets bloqués ou pas selon les
positions des trous sur les cartes perforées représentant le programme, mémoire appelée magasin, unité de traitement
appelée moulin et un dispositif d'entrée sortie incluant l'impression).
Elle peut réaliser des branchements conditionnels (sur le signe du résultat) en déplaçant en avant ou en arrière un lot
de cartes. Elle connaît aussi la notion de sous programme par traitement d'un lot de cartes puis retour au lot antérieur.
En 1911 L. TORRES y QUEVEDO, connu pour avoir fabriqué en 1910 un automate joueur d’échecs qui résolvait
avec succès le problème du roi contre le couple tour roi, tentera de réaliser la machine de Babbage à l'aide de la
technologie électromécanique. Il n'y parviendra pas en grande partie faute de moyens financiers. Il parvient toutefois
à construire un arithmétomètre à relais.
De petites machines à calculer mécaniques furent réalisées et commercialisées en 1885 par D.E. FELT et en 1892
par W.S. BURROUGHS.
En 1847 le mathématicien G. BOOLE définit les principes de l'algèbre binaire dans Mathematical Analysis of
Logic. Cette algèbre sera mise en relation avec la réalisation de circuits de commutation par C. PIERCE en 1886.
Une partie de la machine à différences
Ada LOVELACE

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En 1889 L. BOLLÉE met au point une machine à multiplication directe
(jusque là on procédait par additions successives) qui sera, en 1895, vendue
sous le nom « Le Millionnaire » par O. STEIGER.
En 1890 les USA lancent un appel d'offre pour une machine d'aide au
dépouillement du recensement (il avait fallu 7 ans pour dépouiller le précédent
recensement de 1880).
H. HOLLERITH y répond par une machine à relais programmable par un tableau de connexions qui viendra à
bout de sa tâche en 2 ans seulement.
Cette machine est pour l'essentiel constituée :
- d'une perforatrice de cartes 12 x 6 cm
- d'une tabulatrice dotée d'une tête mobile sur
laquelle des aiguilles établissent un contact avec
du mercure lorsqu'elles détectent une perforation
sur la carte.
- de compteurs pilotés par des électro-aimants
- de 26 casiers de tri.
La carte sur laquelle les informations sont représentées par
des trous est placée à la main sur la tabulatrice. Selon les
perforations rencontrées certains compteurs avancent et la
carte est dirigée vers l'un des casiers de tri. En reprenant
les cartes d'un casier on peut alors faire un nouveau
comptage et un nouveau tri selon un autre critère.
Le succès de ce type de machine permettra à Hollerith de
créer en 1896 la Tabulating Machine Company qui
deviendra IBM en 1924.
Parallèlement, cette période connaît quelques progrès importants dans le domaine de
l'électronique :
En 1904 J.A. FLEMING invente le tube à vide : la diode qui donnera plus tard naissance aux
tubes à effet d'amplification en particulier avec la triode de L. De FOREST en 1907.
En 1919 ECCLES et JORDAN réalisent la première mémoire unitaire constituée de 2 triodes et
baptisée Flip-Flop. Elle constituera la brique de base des mémoires des futurs ordinateurs.
En 1923 V. ZWORYKIN invente l’iconoscope qui est l’ancêtre de la télévision.
De 1925 à 1931 V. BUSH réalise l'analyseur différentiel au MIT. Il s'agit d'une machine
analogique capable de résoudre des équations différentielles ayant jusqu'à 18 variables. Le succès
de cette machine incitera le MIT à en réaliser une seconde en 1942 à des fins militaires. Forte de ses
100 tonnes, ses 2000 lampes, ses milliers de relais et ses 320 Km de fils, elle permit de faire des
calculs complexes pour la commande de tir et de radars. Malgré des résultats très intéressants
notamment en France avec les calculateurs de la SEA et l’ANALAC 101 de la CSF, la voie
analogique sera vite abandonnée car elle ne permet pas la construction de machines universelles.
Quelques apports théoriques importants datent aussi de cette époque :
En 1936 COUFFIGNAL propose d'utiliser l'arithmétique binaire pour faire une machine comparable à celle de
Babbage. Cette idée avait effleuré Babbage lui même en 1834 mais il n'avait pas poursuivi en ce sens.
L'arithmétique binaire avait déjà été étudiée par LEIBNIZ en 1679 et par T. FONTET en 1701. Il ne viendra à
bout de son projet qu'en 1950 en raison de la guerre.
Tube à vide
Machine de H. HOLLERITH