l histoire de l informatique

Histoire de l'informatique




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Cet article présente les avancées majeures dans l’évolution de l’informatique. Pour une chronologie détaillée, voir : Chronologie .

Quand on parle d’informatique on pense souvent ordinateur.
Pourtant, l’informatique existe depuis plus longtemps. Il s’agit avant
tout de méthode technique pour améliorer le calcul. Ensuite sont
apparues les manipulations de données non calculatoires, et la
recherche de l’IA.
Premiers outils



Un boulier

Depuis des milliers d’années, l’homme a créé et utilisé des outils
l’aidant à calculer. Au départ, la plupart des sociétés ont sans doute
utilisé la main, ainsi que d’autres parties du corps, comme auxiliaires
de calcul. Puis apparurent les entailles dans du bois, les entassements
de cailloux, de coquillages ou d’osselets (il est intéressant de
remarquer que le mot « calcul » provient du mot latin, calculi qui signifiait « cailloux »). Le premier exemple d’outil plus complexe est l’abaque, qui connut diverses formes, jusqu’au boulier toujours utilisé en Chine et en Russie. Parmi les algorithmes les plus anciens, on compte des tables datant de l’époque d’Hammurabi (env. -1750).
Vers 1617, John Napier invente une sorte d’abaque perfectionné. Son invention des logarithmes permit en 1625 à William Oughtred de développer la règle à calcul
qui fut utilisée jusqu’à l’apparition des calculatrices de poche par de
nombreux ingénieurs. Ainsi, par exemple, une grande partie des calculs
nécessaires au programme Apollo furent effectués avec des règles à calcul.

Premiers calculateurs mécaniques
Les premiers outils autonomes — mécaniques — apparurent au XVI^e ou XVII^e siècle. Limités tout d’abord aux simples opérations d’addition et de soustraction, ils utilisaient des pignons et roues à dents d’horlogerie.
Il est difficile de dire qui créa le premier modèle de ces machines. Deux manuscrits de Léonard de Vinci, écrits vers 1500,
semblaient décrire un tel mécanisme. Une analyse plus approfondie de
ces manuscrits montre qu’il s’agit en fait de machines de levage. Des
modèles fonctionnant ont pu être fabriqués par la suite mais il n’en
reste pas de trace.
Wilhelm Schickard en 1623, dans une lettre écrite à Johannes Kepler, propose l’utilisation d’une machine décrite comme une horloge à calcul
capable de « calculer immédiatement les nombres donnés
automatiquement ; additionner, soustraire, multiplier et diviser,
etc. », aucun exemplaire d’époque n’a été retrouvé mais il a été
possible d’en construire à partir de ses descriptions.
En 1640, le jésuite hollandais Jean Ciermans mentionne dans ses Disciplinae Mathematicae un appareil à roues pour effectuer sans erreur les multiplications et les divisions mais il n’en donne aucune description.
Du fait qu’aucun modèle fonctionnel antérieur n’a pu être découvert
et qu’aucun n’avait été commercialisé, on crédite en général Blaise Pascal de la création du premier calculateur mécanique : la pascaline. Le premier exemplaire fut construit vers 1642 et n’était capable d’effectuer que des additions et des soustractions.
En 1673, Gottfried Leibniz
en perfectionne le principe pour la rendre capable d’effectuer des
multiplications, des divisions et même des racines carrées, le tout par
une série d’additions sous la dépendance d’un compteur. Leibniz inventa aussi le système binaire,
système de numération qui sera approprié aux futurs ordinateurs (soit
sous forme de binaire pur pour les machines scientifiques, soit sous
forme de décimal codé binaire, ou DCB, pour les machines commerciales qui font plus d’entrée-sortie que de calcul). Néanmoins, jusqu’en 1945, les machines étaient encore basées sur le système décimal, plus difficile à implémenter.
À la fin du XVIII^e siècle, des machines étaient capables de réaliser un grand nombre d’opérations afin de calculer des fonctions polynomiales
et de là, obtenir des tables logarithmiques et trigonométriques (par
approximation polynomiale). Il est étonnant de constater que c’est
précisément le développement de l’informatique qui a rendu aujourd’hui
l’usage de ces tables presque inutiles.

Premières machines programmables



Une carte perforée

La principale marque d’un ordinateur est sa programmabilité. Celle-ci permet à l’ordinateur d’émuler toute autre machine à calculer en changeant la séquence des instructions disponibles.
En 1725, Basile Bouchon, un Lyonnais, met au point un système de programmation d’un métier à tisser à l’aide d’un ruban perforé. C’était le début de la programmation. Cette invention est perfectionnée en 1728 par son assistant, Jean-Baptiste Falcon, qui utilise une série de cartes perforées reliées entre elles. Jacques de Vaucanson reprend l’idée en remplaçant ruban et cartes par un cylindre métallique perforé. On crédite souvent Joseph-Marie Jacquard de l’invention des cartes perforées, mais il ne fit que perfectionner et commercialiser le métier à tisser automatique au début du XIX^e siècle.
En 1833, Charles Babbage
décrivit sa machine analytique. C’était un calculateur mécanique
programmable utilisant des cartes perforées comme données et
fonctionnant à la vapeur. Bien que sa théorie ait été correcte, le
manque de pièces mécaniques suffisamment précises et de financement
public firent obstacle à la construction de cette machine. Ada Lovelace
créa une série de programmes (suite de cartes perforées) pour cette
machine, ses efforts firent d’elle la première programmeuse du monde.
Sur les conseils d’Herman Hollerith (qui allait créer IBM), le Bureau du recensement américain (United States Census Bureau) utilisa des cartes perforées pour le recensement de 1890.
Au XIX^e siècle et XX^e siècle, l’électricité permit de motoriser les calculateurs mécaniques et de remplacer certains mécanismes, par de l'électromécanique.
L'essor de l'informatique au 20ème siècle [modifier]


Un survol du 20ème siècle permet d'avancer plusieurs raisons à l'essor fulgurant de l'informatique :

• Les progrès dans la réflexion sur les fondements de la Logique et des Mathématiques : la volonté de fonder les Mathématiques par la Logique aboutit à un échec.
  
• Les progrès de l'électronique
  
• La mobilisation massive de moyens militaro-industriels au moment de
  la seconde guerre mondiale dépasse l'ambition des programmes nationaux
  habituels d'aide au développement.
  

Les calculateurs analogiques


Avant la Seconde Guerre mondiale, les ordinateurs analogiques,
qu’ils fussent mécaniques ou électriques, étaient considérés comme le
dernier cri de la technologie et beaucoup pensaient qu’ils seraient le
futur de l’informatique. Ces ordinateurs analogiques utilisaient des
quantités physiques, telles que la tension, le courant ou la vitesse de
rotation des axes, pour représenter les nombres. Ainsi, ils devaient
être reprogrammés manuellement à chaque nouveau problème. Leur avantage
par rapport aux premiers ordinateurs numériques était leur capacité à
traiter des problèmes plus complexes, avec une certaine forme de
parallélisme.
Les calculateurs stochastiques, où la grandeur physique était remplacée par une probabilité,
parurent sur le moment être l’avenir du calculateur analogique : ils
étaient en effet bon marché, faciles à produire en masse, et rapides
(en particulier pour les multiplications). Mais les ordinateurs
numériques, plus faciles encore à programmer, remplacèrent ces
ordinateurs analogiques.

Première génération d’ordinateurs (1936-1956)
En 1936, la publication de l'article fondateur de la science informatique (en)On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungsproblem par Alan Mathison Turing allait donner le coup d'envoi à la création de l'ordinateur programmable. Il y présente sa machine de Turing, le premier calculateur universel programmable, et invente les concepts de programmation et de programme.

Enigma, une machine de chiffrement électromécanique à cylindres;
la version ci-dessus est probablement militaire, mais est similaire à
la version commerciale Enigma-D
L’ère des ordinateurs modernes commença avec les grands développements de la Seconde Guerre mondiale.
Les circuits électroniques, tubes à vide, condensateurs et relais
remplacèrent leurs équivalents mécaniques et le calcul numérique
remplaça le calcul analogique. Les ordinateurs conçus à cette époque
forment la première génération d’ordinateurs.

Vers 1954, les mémoires magnétiques (tores de ferrite
pour la mémoire vive, bandes, ensuite disques amovibles puis fixes pour
la mémoire de masse) supplantèrent toute autre forme de stockage et
étaient dominantes au milieu des années 1970.
De nombreuses machines électromécaniques furent construites avec des
capacités diverses. Elles n’eurent qu’un impact limité sur les
constructions à venir.

Les premiers calculateurs programmables

En 1937, George Stibitz construisit le premier circuit binaire, un additionneur : le Model K. K, pour Kitchen. En effet, il construisit son appareil dans sa cuisine.
En 1938, Konrad Zuse
commença la construction des premières séries-Z, des calculateurs
électromécaniques comportant une mémoire et une programmation limitée.
Zuse fut soutenu par la Wehrmacht
qui utilisa ces systèmes pour des missiles guidés. Les séries-Z furent
les précurseurs de nombreuses avancées technologiques telles que l’arithmétique binaire et les nombres en virgule flottante.
Konrad Zuse mit au point cette année-là le Z1 (ou Versuchsmodell), qui ne fonctionna jamais vraiment correctement faute de crédits de développement (le Troisième Reich ne croyait guère à l’idée de Zuse).
La même année, John Vincent Atanasoff et Clifford E. Berry, de l’Université de l’État de l’Iowa, développèrent l’ordinateur Atanasoff-Berry,
un additionneur 16 bits binaire. Cette machine avait pour but de
résoudre des systèmes d’équations linéaires. La mémoire était stockée à
l’aide de condensateurs fixés à un tambour rotatif.
En novembre 1939, John Vincent Atanasoff et Clifford E. Berry achevèrent l’ABC (Atanasoff Berry Computer).
Composé de lampes et de tambours pour la mémoire, il fut construit pour
résoudre des systèmes d’équations linéaires. Bien que n’étant pas
programmable, il était basé sur trois idées propres aux ordinateurs
modernes : l’utilisation du système binaire (plus fiable et plus simple
à mettre au point que le système décimal), la séparation entre le
calcul et la mémoire et l’utilisation de composants électroniques
plutôt que des éléments mécaniques pour réaliser les calculs. Il
pouvait stocker 60 mots de 50 bits dans ses deux tambours, fonctionnait
à une vitesse d’horloge de 60 Hz et réalisait 30 additions par seconde.
En 1940, George Stibitz et Samuel Williams achevèrent le Complex Number Computer (ou Model I), un calculateur à base de relais téléphoniques. Ce fut la première machine utilisée à distance via une ligne de téléphone. Il réalisait une multiplication en une minute.
En 1941,
Konrad Zuse construit le Z3. Il était basé sur 2 600 relais de
téléphone, lisait les programmes sur bandes magnétiques et fonctionnait
parfaitement, ce qui en fit le premier ordinateur programmable
fonctionnel. Il utilisait l’arithmétique binaire et les nombres à
virgule flottante. Le Z3 pouvait enregistrer 64 nombres de 22 bits,
avait une fréquence de 5,33 Hz et réalisait quatre additions par
seconde ou 15 multiplications en une minute.
En 1944, le Harvard Mark I (ou l’ASCC, Automatic Sequence Controlled Calculator) fut mis au point par Howard H. Aiken chez IBM.
C’était une machine de calcul décimal qui lisait les programmes depuis
une bande de papier. Elle pesait cinq tonnes et occupait une place de
37 mètres carrés. Elle était composée de plusieurs calculateurs qui
travaillaient en parallèle et réalisait trois opérations sur 23
chiffres par seconde.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, le Royaume-Uni fit de grands efforts à Bletchley Park pour déchiffrer les codes des communications militaires allemands. Le principal système de chiffrement allemand, Enigma (et ses différentes variantes), fut attaqué avec l’aide de machines appelées bombes, créées par les services secrets polonais et améliorées par les Britanniques, qui permettaient de trouver les clés de chiffrement
après que d’autres techniques en eurent réduit le nombre possible. Les
Allemands créèrent également une autre série de systèmes de chiffrement
(appelés FISH par les Britanniques) très différents d’Enigma. Pour casser ces systèmes, le professeur Max Newman et ses collègues fabriquèrent Colossus ou la « bombe de Turing », il n'était pas Turing-complet bien qu'Alan Turing ait travaillé au projet. À la fin de la guerre, il fut démonté et caché à cause de son importance stratégique.
Colossus était la première machine totalement électronique, elle utilisait uniquement des tubes à vide
et non des relais. Elle était composée de 2 000 tubes à vide et lisait
des rubans perforés à la vitesse de 5 000 caractères par seconde.
Colossus implémentait les branchements conditionnels. Neuf machines ont
été construites sur le modèle Mk II ainsi qu’une dixième lorsque la
seule Mk I a été convertie en Mk II. L’existence de cette machine a été
tenue secrète jusque dans les années 1970 ce qui explique pourquoi de nombreuses histoires de l’informatique n’en font pas mention. Il a été dit que Winston Churchill
a personnellement donné l’ordre de leur destruction en pièces de moins
de vingt centimètres pour conserver le secret. Il existe actuellement
un projet actif pour reconstruire une de ces machines.

Les premiers ordinateurs



L’ENIAC
Début 1946, Presper Eckert et John William Mauchly achevèrent l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), qui est le premier ordinateur entièrement électronique construit pour être Turing-complet. Il avait été commandé en 1942 par l’armée américaine afin d’effectuer les calculs de balistique. L’ENIAC utilisait des tubes à vide (au nombre de 17 468) contrairement au Z3 qui utilisait des relais mécaniques. Néanmoins, il faisait ses calculs en système décimal.
Malgré la véhémence de ses détracteurs qui auguraient de sa fragilité
(celles des tubes à vide), il était très fiable pour l’époque et
pouvait calculer plusieurs heures entre deux pannes. Physiquement
c’était un monstre: il pesait plus de 30 tonnes, occupait 72 m² et
consommait une puissance de 160 kW. Il tournait à 100 kHz, était
composé de 20 calculateurs fonctionnant en parallèle et pouvait
effectuer 100 000 additions ou 357 multiplications par seconde.
À partir de 1948 apparurent les premières machines à architecture de von Neumann :
contrairement à toutes les machines précédentes, les programmes étaient
stockés dans la même mémoire que les données et pouvaient ainsi être
manipulés comme des données. La première machine utilisant cette
architecture était le SSEM (Small-Scale Experimental Machine) construit à l’université de Manchester en 1948. Le SSEM fut suivi en 1949 par le Manchester Mark I
qui inaugura un nouveau type de mémoire composée de tubes cathodiques.
La machine était programmée avec le programme stocké en mémoire dans un
tube cathodique et les résultats étaient lus sur un deuxième tube cathodique.
Parallèlement l’université de Cambridge développa l’EDSAC, inspiré des plans de l’EDVAC,
le successeur de l’ENIAC. Contrairement à l’ENIAC qui utilisait le
calcul en parallèle, l’EDVAC et l’EDSAC possédaient une seule unité de
calcul. Il utilisait un type de mémoire différent du Manchester Mark I, constitué de lignes à retard de mercure. L’EDSAC tournait à une vitesse d’horloge de 0,5 MHz.
On peut considérer que l’architecture de tous les ordinateurs actuels dérive de celle de Manchester Mark I / EDSAC / EDVAC.
En 1950 naquît le premier ordinateur soviétique, le MESM (МЭСМ en russe, Small Electronic Calculating Machine), sous la direction de Sergei Alexeevich Lebedev à l’institut d’Électrotechnologie de Kiev. Il était composé de 6 000 tubes à vide, consommait 25 kW et réalisait 3 000 opérations par seconde.
En février 1951, le premier modèle de Ferranti Mark I, version commerciale du Manchester Mark I et premier ordinateur commercial de l’histoire, est vendu. Il s’en vendra 9 jusqu’en 1957.
Quatre mois plus tard, P. Eckert et J. Mauchly de Remington Rand commercialisèrent l’UNIVAC I (Universal Automatic Computer).
Contrairement aux machines précédentes, il ne lisait pas des cartes
perforées mais des cassettes métalliques. Il possédait 5 200 tubes à
vide, avait une mémoire à lignes à retard de mercure de 1 000 mots de
72 bits et consommait 125 kW. Il exécutait 8 333 additions ou 555
multiplications par seconde. 46 exemplaires furent vendus au total, à
plus d’un million de dollars l’unité.