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Résumé de l'Histoire de l'Informatique
De l'horloge à la calculatrice :
Les Chinois puis les Arabes utilisent très tôt (premier millénaire) des roues dentées munies d'ergots pour fabriquer des mécanismes d'horlogerie.
Wilhelm Schickard, en 1623, s'inspire de ce système pour construire une machine capable d'exécuter automatiquement additions et soustractions.
De l'horloge à la calculatrice :
Les Chinois puis les Arabes utilisent très tôt (premier millénaire) des roues dentées munies d'ergots pour fabriquer des mécanismes d'horlogerie.
Wilhelm Schickard, en 1623, s'inspire de ce système pour construire une machine capable d'exécuter automatiquement additions et soustractions.
Afin d'aider son père collecteur d'impôts à Rouen, Blaise Pascal travaille trois années durant sur une machine à effectuer des additions, soustractions et à convertir les nombreuses monnaies de l'époque les unes dans les autres : La Pascaline. La Pascaline est une boîte de cuivre rectangulaire sur laquelle 8 volants représentent les unités, dizaines, centaines, que l'on bouge avec un petit stylet. Lorsqu'un cadran effectue un tour complet à partir de 0, il incrémente d'une unité le cadran suivant, etc. Ce principe est à la base de la retenue automatique. Les valeurs de chaque cadran peuvent être lues dans une petite fenêtre située en haut du cadran.
Wilhelm Leibniz, en 1673, construit une machine effectuant automatiquement les additions, soustractions, multiplications et les divisions.
Aucune de ces "calculatrices" ne fut fabriquée en grande quantité mais leur apparition montre que l'on maîtrisait, dès le XVe siècle, la fabrication de machines effectuant mécaniquement les opérations arithmétiques élémentaires.
La machine de Babbage :
Plus ambitieux, Charles Babbage se fixa pour objectif la réalisation d'une machine "capable de résoudre n'importe quelle équation et d'exécuter les opérations les plus compliquées de l'analyse mathématique". On pouvait effectuer avec les machines arithmétiques existantes des opérations, mais on ne pouvait réaliser de suite de calculs.
Il existait pourtant en horlogerie depuis le XIVe siècle des automates capables d'exécuter des séries d'ordres : les Jacquemarts. Les Jacquemarts sont des automates qui frappent les heures après une série de mouvements plus ou moins complexes sur la cloche d'une horloge. Ces automates obéissaient à un mécanisme mû par des roues dentées ou des cylindres à ergots, qui n'étaient malheureusement pas modifiables : on ne pouvait donc pas modifier les mouvements d'une exécution à l'autre.
En 1805, Jacquard construit un métier à tisser mécanique utilisant les cartes perforées : un trou dans une carte laisse passer l'aiguille. Un plein la repousse. Une carte correspond au filage d'une trame et le tissage d'une pièce nécessite l'utilisation d'une suite de cartes : le programme. Une des caractéristiques fondamentales du métier à tisser de Jacquard est la séparation entre le "mécanisme de commande" et le "mécanisme d'exécution".
Lorsqu'il conçoit sa machine analytique, en 1833, Babbage s'inspire de la technique des Jacquemarts et de celle du métier à tisser de Jacquard. Il définit les règles de construction d'une machine à calculer :
La machine de Babbage comporte :
Une unité d'entrée pour communiquer le traitement de la machine.
Une mémoire pour stocker les données et les résultats intermédiaires.
Une unité de commande pour contrôler l'exécution du traitement.
Une unité arithmétique et logique pour réaliser les calculs.
Une unité de sortie pour lire les résultats
Les unités d'entrée et de sortie utilisent des cartes perforées.
Cette architecture est remarquablement proche de celle de tous les ordinateurs actuels. La technologie de l'époque, uniquement mécanique, n'a malheureusement pas permis de faire fonctionner correctement la machine de Babbage.
Hollerith invente la mécanographie :
En 1889, Hermann Hollerith fait construire la première machine mécanographique, fonctionnant à l'aide de cartes perforées selon un code spécifique. Pour accélérer le traitement des données du recensement américain de 1890, presque toutes les questions posées par le bureau de recensement pouvaient l'être de façon binaire (oui ou non). Hollerith imagine donc de coder la réponse par un trou (ou non) dans une carte et de détecter la présence ou l'absence de trou à l'aide d'un courant électrique.
La machine d'Hollerith utilise un système électromécanique, déjà beaucoup plus performant. Elle donne très vite naissance à une quantité d'autres machines mécanographiques destinées à des applications de gestion ou scientifiques. Bien qu'ayant ouvert la voie, en près de 50 ans, à l'avènement de l'ordinateur (et des grandes sociétés d'informatique comme IBM ou BULL) en créant un marché potentiel, la machine d'Hollerith porte en elle les causes de sa disparition : ne respectant pas l'architecture de la machine de Babbage, elle ne peut être utilisée pour réaliser un calculateur universel.
Hollerith améliora par la suite son invention en lui apportant quelques fonctionnalités supplémentaires. La compagnie qu'il fonda pour construire ses machines mécanographiques devint une partie de ce que nous connaissons aujourd'hui sous le nom d'IBM (International Business Machines).
Première réalisation d'une machine de Babbage :
Leonardo Torres y Quevedo propose, juste avant la Première Guerre Mondiale, de réaliser une version électromécanique de la machine de Babbage. Le projet échoue faute de crédits. On lui doit néanmoins l'invention du mot "automatique" pour désigner la science des automates et le premier exemplaire d'une machine pouvant jouer (très mal !) aux échecs (1911).
Vers 1930, Georges Stibitz apporte une innovation importante : il construit un additionneur binaire en s'appuyant sur les idées du logicien George Boole, créateur de l'algèbre de Boole (qui ne comporte que deux chiffres, 0 et 1). Stibitz invente par ailleurs l'arithmétique flottante (1942) qui permet de coder de très grands nombres grâce aux puissances de 10 (ou de 2).
L'additionneur binaire de Stibitz (1930).
A la fin de l'année 1938, les laboratoires Bell autorisèrent le développement d'un calculateur à relais grandeur nature basé sur le modèle de Stibitz. Stibitz et son équipe (dont Samuel Williams) commencèrent la construction de ce calculateur en avril 1939. La machine fut terminée le 8 janvier 1940, et fut dénommée Complex Number Calculator, Calculateur de Nombres Complexes, ou bien encore Model I. Ce calculateur, travaillant en DCB (Décimal Codé Binaire), était composé de 450 relais électromécaniques et pouvait multiplier deux grands chiffres en une minute.
Le 11 septembre de cette même année, durant un meeting de l'American Mathematical Society au Darmouth College, le docteur Stibitz utilisa un télétype pour transmettre un problème à résoudre au Complex Number Calculator et pour recevoir les résultats. Cette expérience est considérée comme étant le premier exemple mondial de travail commandé à distance, une technique qui révolutionnera la dissémination de l'information au travers des réseaux téléphoniques et informatiques.
En 1941, Howard Aiken commence à travailler sur un calculateur dénommé Mark I. Le Mark I utilise des banques de relais électromécaniques comme autant d'interrupteurs. Ce calculateur peut résoudre en une journée des problèmes qui prendraient 6 mois à un utilisateur de machine à calculer classique, réalisant trois opérations par seconde.
Le rêve de Babbage est concrétisé, en 1944, par l'apparition du calculateur connu sous le nom de "machine Harvard-IBM". Elle est pilotée par un programme stocké sur une bande de papier perforée, utilise une horloge pour contrôler le déroulement des opérations. Elle effectue une addition en 0,3 seconde, une multiplication en 6 secondes et une division en 11,4 secondes sur des nombres de 23 chiffres décimaux. Ce premier véritable calculateur universel utilise encore des roues tournant électriquement et pèse près de 5 tonnes !
L'ancêtre :
Le 14 février 1946, J.P.Eckert et John Mauchly mettent au monde l'ENIAC (pour Electronic Numerical Integrator and Computer), le premier calculateur à utiliser des éléments électroniques : des tubes à vides. Il calcule 500 fois plus vite que la machine Harvard-IBM et peut effectuer 5.000 additions ou soustractions, 350 multiplications ou bien encore 50 divisions par seconde. Mais il reste monstrueux : il pèse 30 tonnes, occupe une surface au sol de plus de 150 mètres carrés, utilise 100.000 composants dont 17.000 tubes à vide et dégage suffisamment de chaleur pour chauffer un immeuble !
Mais son défaut essentiel est d'être commandé par un tableau de connexion qu'il faut modifier, fiche après fiche, pour effectuer un nouveau travail, ce qui peut demander plusieurs jours.
On peut remarquer d'après l'image ci-contre que les premiers informaticiens, non- inventeurs, étaient des femmes !
Cet inconvénient fut à l'origine des programmes enregistrés. John Von Neumann, concrétisant les recherches de Eckert et Mauchly (véritables inventeurs de la notion de programmes enregistré) met au point l'EDVAC (pour Electronic Discrete Variable Automatic Computer), en 1945, ouvrant la voie aux ordinateurs actuels.
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