Historique de l`informatique

Architecture de machines
Historique
Cours 2003-2004
Préhistoire : mécanisation des calculs

Prémisses: Outils mathématiques
-3000 : Premiers nombres
-300 : Aristote définit la logique (induction)
1679 : Leibniz définit l’arithmétique binaire
• Système de codage des nombres en base
2 : pour revenir à leur essence

Les machines mécaniques
-500 : Boulier et abaques
An 1000 : Mécanismes d’horlogerie
1642 : La pascaline (Blaise Pascal)
• additions et soustractions
1792 : Télégraphe optique de Chappe
• Première méthode de communication à
distance
• Utilisation d’un codage de l’information et
non de l’information brute
Machines à différences de
Babbage (1833)
Invention du codage binaire et des algorithmes

1843 : Ada Lovelace définit les algorithmes
– Séquence d’opérations permettant de résoudre un problème
– Programmes écrits pour la machine de babbage

1844 : Code Morse
– Codage des messages avec 2 symboles : . , A
—
I

Q
———
Y
———
7
——
B
— 
J
———
R
—
Z
——
8
———
C
——
K
——
S

1
————
9
————
D
— 
L
—
T
—
2
———
0
—————
E

M
——
U
—
3
——
.
———
F
—
N
—
V
—
4
—
?
——
G
——
O
———
W
——
5

,
————
H

P
——
X
——
6
—
/
——
– Les silences séparent les lettres d’un message
Travaux théoriques fondamentaux

1844 : Algèbre de boole
– 2 symboles {0,1} , {Vrai, Faux} (dit booléens)
– Opérations sur ces symboles
• ET, OU, NON, …
• Structure mathématique
Preuves de calculabilité

1937 : Travaux sur la calculabilité
– Machine de Turing
– Permet de réaliser tout calcul mécanisable !!!
Machines mécaniques

Besoin de l’administration US pour le recensement
de 1890.
– Machines de comptage/triage
– Mécanisme de cartes perforée à lecture électrique
– Utilisation de relais pour le classement

1896: Fondation de Tabulating Machine Company qui
deviendra par suite IBM
Machines électroniques 1940-1970

1938 : Shannon réalise un parallèle entre le binaire et
l’électronique
– Invention du BIT (Binary digIT)

Techniques des relais issue de la téléphonie pour réaliser des
calculs binaires
WWII : Machines pour le décryptage

1941 : Konrad Zuse invente le Z3
– Premier calculateur à programme enregistré et non plus
directement cablé

1946 : L’Eniac
–
–
–
–
–
330 multiplications/seconde
100000 opérations élémentaires/seconde
Programme entré par câblage
30 Tonnes et 72 m²
Mis à jour en 1948 : Utilisation avec d’instructions
prédéfinies (premier langage machine)
1945 : Principe de Von Neumann

Rapport EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)
– Ordinateur de Von Neumann
• Machine universelle contrôlée par programme
• Instructions codées enregistrées en mémoire
• Exécution séquentielle des opérations
– 5 composants pour un ordinateur
•
•
•
•
•
Unité arithmétique et logique
Unité de commande
Mémoire centrale
Unité d’entrée
Unité de sortie
Architecture toujours utilisée de nos jours
Composant de base : Le tube à vide (Lampe)

Inventé en 1907
– Utilisé comme amplificateur en
électronique
– Travail en saturation

A saturation : réalisation d’opérations
booléennes élémentaires sur du
courant électrique
– Grande consommation électrique pour
le fonctionnement
– Faible fiabilité (Bugs)
Exemple de composants
Compteur 4 bits
Accumulateur
1948 : Invention du transistor

Remplace les relais et
tubes à vide
– Miniaturisation
– Fiabilité accrue
Entrée
Contrôle
Sortie
1958 Les circuits intégrés

Regroupe plusieurs transistors
– Inventé par J. Kilby de chez Texas Instruments
Machines électroniques 1946-1970
Les machines à microprocesseur

Microprocesseur
– Intégration de transistors sur une même plaque de silicium

1971 : Premier microprocesseur : Intel 4004
2300 transistors, 4 bits, 108 Khz, 640 octets de mémoire
adressable.
– Disponibilité d’un «chipset» : ensemble de contrôleurs
nécessaires à la liaison microprocesseur/ environnement.

1972 : Processeur Intel 8008
8 bits , 200 KHz, 16 Ko de mémoire, 60000 instructions par
seconde, 3500 transistors en technologie 10 microns
Evolution du stockage

1950 : Première mémoire de masse, le
tambour ERA 1101
– Capacité 1Million de bits
– Accès 1/5ème de seconde


1953 : Mémoires à tores de ferrite
1956 : IBM 505 Premier disque dur
– 5Mo sur 50 disques de 61 cm de
diamètre.



1970 : Première puce mémoire créée
par Intel qui contient 1024 tores de
ferrite soit 128 octets.
1979 : Philips présente le Compact
Disc: mémoire optique
Le futur… les mémoire
holographiques
Années 70 : Naissance de la micro informatique

Machines accessibles au grand public
– Au départ programmables par interrupteurs puis en assembleur
– Naissance du BASIC


Développement de microprocesseurs de plus en plus
puissants (Z80,6502,68000,8086…)
Interfaces de plus en plus évoluées (fenêtres, souris,…)
Une multitude de technologies


Processeurs Intel, Zylog, Motorola
Pas de véritable standard jusqu’au PC d’IBM
Compaq I
Lecteur 5"1/4
Premier portable : l’Osborne 1


Écran 5 pouces, disquettes 5"1/4
14 Kg !!!
Les stations de travail


1981 : Création de SUN
Machines haut de gamme avec architecture propriétaire
– Machines pour le calcul individuel avec des spécialisations (SGI, HP,
SUN, Digital)
– Système d ’exploitation UNIX
– Architecture propriétaire
– Interface X-Windows

Maintenant rejointes par les micro ordinateurs
– Mêmes microprocesseurs
• Processeur Intel Itanium 2 = HP PA9000
• Processeur PIV repris dans les stations d’entrée de gamme sous le nom
Xeon
– Baisse des coûts de développement => plus d’applications
Les supercalculateurs

Calcul performant
– Applications scientifiques (météo, simulations)
– Stockage de données (banque,…)


Intégration de plusieurs microprocesseurs toujours plus rapides
Toujours dépassés !
 http://www.top500.org
Evolution des performances
Évolution de l’intégration (4004/PIV)
De 2300 à 42 Millions de transistors
Loi de Moore

La puissance double tous les 18 mois
– Réalisé pour les capacités de calcul
– Non valable pour le stockage et la mémoire

Définition de la puissance
– Différente du chiffre de fréquence
– Dépend fortement des entrées sorties
– Dépend du problème à traiter
Évolution du software

Évolution des systèmes d’exploitation
– En mode texte
• Unix (et linux), Prodos, CP/M, DOS,
– Graphiques
• Mac OS, Windows, X-Windows

Évolution des logiciels
– 1972 : PONG, 1975 Space Invaders
– Bureautique : Années 75-80
• Premier tableur: multiplan
• Premier traitement de texte (1983: Word 1.0)
• Suites bureautiques
– Logiciels de création graphique
• Photoshop
• 3DSMax
– Internet
• Navigateurs : 1992 Mosaic, 1993 Netscape, 1994 ie
• 1994: realplayer : son et vidéo à la demande
Evolution globale


->1970 : une machine pour plusieurs personnes (des
informaticiens)
1970-1995 : une machine par personne (de la scientifique à la
secrétaire)
– Développement des systèmes à microprocesseur

1995-> : 1 personne, plusieurs machines (tout le monde ?)
– Développement des réseaux