L'ordinateur La petite histoire Comprendre simplement Domaines de présence Son interprétation dans l'avenir Les références Mais encore …

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La petite histoire  Up Page Histoire Abaque (3ième millénaire) L’abaque (ou abacus), ancêtre de la machine à calculer, est à l’origine babylonienne et date de 3 00 ans avant J.-C. environ. Un abaque (un boulier par exemple) efectue les quatre opérations arithmétiques: addition, soustraction, mulltiplication et division. Les algorithmes, déjà connus des mathématiciens de la Mésopotamie, et perfectionnés à partir du 11ième siècle en Occident se prêtent tout naturellement à la programmation.   Machines mécaniques (17ième siècle) L’Allemand Wilhelm Schickard , professeur à l’université d’Heidelberg, conçut en 1624, la première machine arithmétique réalisant les quatre opérations, qu’il nomma l’hologe à calculer. En 1642, Blaise Pascal (1623-1662) construisait la première machine à calculer numérique, la pascaline, ancêtre de notre actuelle calculette. Elle fonctionnait de la même manière que le compteur kilométrique d’une automobile (à l’aide de roues dentées). Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), le philosophe et mathématicien allemand, perfectionna en 1671 la pascaline. Sa machine multipliait, divisait et extrayait les racines carrées.   Algorithme (18ième siècle avant J.-C.) Dès le 18ième siècle avant J.-C., les mathématiciens babyloniens de l’époque d’Hammurabi énoncèrent des algorithmes pour résoudre certains problèmes numériques. Un algorithme est une suite fini d’actions élémentaires, dont l’application permet de résoudre un problème énoncé. L’idée de mécaniser des algorithmes remonte à l’an 1000 et l’on cite, en particulier, les travaux du Français Gerbert d’Aurillac (vers 938-1003, pape sous le nom de Sylvestre II). Un programme d’ordinateur est, en fait, la traduction d’un algorithme dans un langage déterminé.   Contrôle numérique (1804) Le Lyonnais Joseph-Marie Jacquard (1752-1834) conçut en 1804 un métier à tisser utilisant des cartes perforées où chaque trou représente un chiffre. Lorsqu’il le présenta à Lazare Carnot, ministre de la Guerre, il ignora alors l’importance que prenait cette invention. Sans le savoir, Joseph-Marie Jacquard avait inventé le contrôle numérique.   Machine analytique (1835) L’Anglais Charles Babbage (1792-1871), qui était professeur de mathématiques à l’université de Cambridge, présenta en 1835 le concept d’un moteur analytique. Cet appareil, sans précédent, fut le premier ordinateur numérique du monde. Malheureusement, la technologie du 19ième siècle n ‘était pas assez avancée pour mettre en pratique les découvertes de Babbage.   Programmation (1835) Alors que Charles Babbage concevait sa machine, Ada Byron, comtesse de Lovelace (1815-1852), rédigeait des programmes destinés à cette même machine. Son œuvre préfigure, par exemple, l’application des sous-programmes et la programmation automatique: lecture des résultats, stockage des données dna sune mémoire et séquences d’instructions.   Calcul binaire (1859) La recherche de "lois de la logique" s’exprimant dans le langage rationnel des mathématiques est sérieusement entreprise par Leibniz, à la fin du 17ième siècle. Sa mathématique universelle le conduit à employer le système binaire, qui permet de réaliser tous les calculs en utilisant que des 1 et des 0. C’est un logicien et mathématicien anglais, Georges Boole (1815-1864), qui établit définitivement, entre 1847 et 1857, la logique symbolique, plus spécifiquement les opérateurs de la logique du système binaire tels que "ET", "OU", sur laquelle est basé le fonctionnement les circuits des ordinateurs. En effet, grâce à la rigueur du système de Boole (algèbre booléenne), il est possible de mécaniser la logique opérant sur deux états seulement, 0 et 1(le 0 signifiant arrêt et le 1 signifiant marche).   Totalisateur électrique (1886) Les besoins en calculateurs automatiques sont en effet réels, que ce soit pour les tables de navigations, les horaires de chemin de fer ou les statistiques, et les premiers calculateurs commerciaux apparaissent à la fin du 19ième siècle. L’Américain Hermann Hollerith (1860-1929), statisticien, se rendit célèbre en introduisant une machine à calculer électromécanique, programmable par codage algorithmique: chaque perforation d’une carte déclenche électriquement un relais qui ajoute un nombre au compteur approprié. Son système permettait de classer de comptabiliser des données. Il fut employé lors du recensement américain de 1890.   Les calculateurs automatiques (1930) Puis, en 1930, l’Américain Vannevar Bush construisit un calculateur électromécanique encore plus puissant, l’ "analyseur différentiel" capable de résoudre des équations diférentielles. Mais les percées véritables viennent a la fin des années 1930. En 1937-1938, l’Anglais Claude Shannon découvre l’identité formelle entre algèbre booléenne et algèbre des contacts: comme un relais électrique à deux états possibles, ouvert ou fermé, il est possible d’exprimer ces états de manière binaire (1=circuit ouvert, 0= circuit fermé. Par conséquent, la nature des sytèmes électriques peut elle-même être décrite selon les régles de l’algèbre booléenne, qui est de type binaire. Or, comme celle-ci est aussi ne algèbre de la logique, on peut désormais concevoir des systèmes électriques qui ne réaliseront plus seulement des opérations arithmétiques, mais aussi des opérations logiques. Les relais électromagnétiques deviendront des "portes logiques", capables de distinguer entre données vraies et fausses, à l’aide des opérateurs logiques "Et", "OU" et "NON". Shannon démontre ainsi qu’un calculateur peur traiter activement les données, et devenir par la même un "ordinateur".   Première ébauche d’un ordinateur: le Z1 (1931) Dès le début des années 1930, l’ingénieur allemand Konrad Zuse (1910-1995) construisit des calculateurs opérant selon le mot binaire. Le Z1 fut suivit de Z2, mécanique, puis du Z3, calculateur à relais, capable d’effectuer une multiplication en 3 ou 4 secondes. Bien que le Z3 ait été construit en partie avec des crédits militaires, les nazis ne comprirent pas l’intérêt de telles machines et en arrêtèrent le financement.   Calculateur binaire (1939) Quelques relais téléphoniques abandonnées, deux ampoules et les morceaux d’un pot à tabac assemblés au cours d’un week-end constituèrent le premier calculteur binaire, dû au mathématicien américain George R. Stibitz. Il fut perfectionné aux laboratoires Bell, en 1939, sous le nom de Model 1 Relay Computer ou Complex Number Calculator.   L’ordinateur à tube ABC (1939) L’idée était déjà dans l’air _l’Allemand Schreyer, un ami de Zuse, avait passé son doctorat en démontrant l’intérêt des tubes sous vide pour le calcul numérique_ mais c’est le mathématicien et physicien John Atanasoff qui, le premier, l’appliqua. Aidé par l’un de ses étudiants, Clifford Berry, ce professeur du Iowa State College construisit une machine binaire destinée à résoudre les équations complexes utilisées en physique. Elle était connue sous le nom d’ABC (Atanasoff Berry Computer) et  se trouva sans concurrent jusqu’en 1942.   Colossus (1943) Dès le début de la Seconde Guerre mondiale, les spécialistes britanniques du chiffre cherchèrent un moyen de décoder les messages allemands, et notamment de résoudre les trajectoires balistiques des bombes volantes V1 et V2. Ils confièrent au mathématicien anglais Alan Turing (1912-1954) la direction d’une équipe chargée de résoudre ce problème. Avant la guerre, Alan Turing avait précisé la notion de calculabilité et adapté la notion d’algorithme au calcul de certaines fonctions. En 1943, à Bletchley Park, le premier ordinateur électromécanique, Colossus, était opérationnel. Il remplit parfaitement son office: jusqu’à la fin de la guerre,le gouvernement anglais fut au courant desprojets allemands.   Calculateur à programme enregistré (1944) Parallèlement aux travaux de Zuse et de Turing, les Américains cherchaient à créer une version moderne de la machine de Babbage. En 1944, Howard H. Aiken présentait le Harvard Mark 1, encore appelé IBM Automatic Sequence Controlled Calculator. Sa réalisation avait été encouragée et financée par T. J. Watson, alors président de IBM.   Calculateur universel électronique (1946) A la suite d’un contrat passé en 1943 avec le Ballistic Research Laboratory, deux chercheurs américains de la Moore School, John William Mauchly et John Presper Eckert, se mirent au travail. Le 4 février 1946, ils présentèrent l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator), premier calculateur universel électronique. Il servait à calculer des trajectoires balistiques. L’ENIAC est une énorme machine contenant 18 000 tubes à vide, qui sont utilisés comme commutateurs en place des relais électromagnétiques, 70 000 résistances, 10 000 capacitances, 6 000 commutateurs annexes et plusieurs centaines de kilomètres de câbles. Il pèse plus de 30 tonnes, il est malaisé d’emploi et ses composants sont relativement peu fiables, mais il est cinq cent fois plus rapide que le Mark I. En effet, comme les tubes électroniques ne possèdent aucun éléments mécanique, ils peuvent changer d’état en quelques millionnièmes de seconde, et la machine peut ainsi réaliser des opérations beaucoup lus complexes. La même année, ils sortirent le BINAC, premier ordinateur à travailler en temps réel.   L’horrible bug Alors que l’ENIAC s’était arrêté brusquement, les ingénieurs mirent plusieurs heures à découvrir l’origine de la panne. Il s’agissait d’une mite qui, coincée dans un relai, avait provoqué un court-circuit. Cette mite morte, premier bug (insecte, en anglais) détecté dans un ordinateur, a donné son nom à tout synonyme de problème qui détraque un programme.   Bit (1946) Le terme bit a été créé par John Tukey, en 1946, au cours des travaux portant sur l’ENIAC. C’est une contraction des mots anglais binary digit (chiffre binaire). Un bit est une unité binaire d‘information. Il désigne chacun des deux éléments, 0 et 1, au moyen desquels les informations sont codées dans un ordinateur.   Premier IBM (1948) En 1944, l’Amériain John von Neumann (1903-1957) vint rejoindre l’équipe de la Moore School à Princeton (New Jersey, USA), équipe dans laquelle travaillaient J. W. Mauchly, H. H. Goldstine et J. P. Eckert. C’est la que naquit l’idée de machine à programme enregistré. L’idée révolutionnaire de von Neumann était d’introduire, dans la mémoire, des programmes aussi bien que des données. Les travaux aboutirent, le 24 janvier 1948, à la présentation à New York du premier ordinateur de l’histoire, l’IBM SSEC. Il utilisait 13 500 tubes à vide ainsi que 21 000 relais, et réalisait l’addition de 3 500 nombres de 14 chiffres décimaux en une seconde. Octet est un groupe formé de huit bits. L’octet apparut comme unité d’information de base sur le Stretch, ordinateur réalisé par IBM en 1961. L’octet est aujourd’hui universellement employé pour représenter un caractère (une lettre ou un chiffre). Les capacités des ordinateurs sont généralement indiquées en kilo-octets.   Cray I Ce monstre de technologie _2 mètres de haut et surtout 10 tonnes dans la balance_ pouvait effectuer 100 M flops (100 millions d’opérations en virgule flottante par seconde)!

Comprendre simplement  Up Page Vulgarisation, de 7 à 77 ans Il y a aujourd'hui, deux catégories principales d'ordinateurs: les ordinateurs "analogiques" et les ordinateurs "digitaux". Cette division dépend de la manière dont les nombres sur lesquels opèrent la machine s'y trouve représentés.   La procédure analogique Dans une machine analogique, chaque nombre est représenté par une quantité physique appropriée, telle la calculatrice de Pascal, un dispositif mécanique fait de roues et d'engrenages qui permettait d'effectuer les quatre opérations de base de l'arithmétique: l'addition, la soustraction, la division et la multiplication.   La procédure digitale Dans une machine digitale décimale, chaque nombre est représenté de la même façon que dans l'écriture ou l'imprimerie conventionnelle, c'est-à-dire comme une suite de chiffres décimaux. Chaque chiffre décimal est, quant à lui, représenté par un système de "marqueurs". Un marqueur a deux valeurs sur une impulsion électrique, soit positif soit négatif ou nul, désignant une présence ou une absence d'information (la "valeur" du marqueur). On dit que le marqueur possède un état binaire (qui peut prendre deux états). Le plus souvent les composants de base sont les relais électromagnétiques, les tubes à vide, les diodes à cristal, les tores ferromagnétiques et les transistors.

Domaines de présence  Up Page Le Téraflop Avec une puissance de calcul de 70,7 Teraflops (70,7 millions de millions d'opérations par seconde), le BlueGene/L d'IBM a pris la première place au classement des supercalculateurs, devançant Columbia de la NASA (51,9 téraflops) et la machine japonaise Earth Simulator (35,9 téraflops). Tous trois ont des modes de mémoire différents, pour être adaptés à des tâches spécifiques: BlueGene/L est consacré à l'étude du repliement des protéines, tandis que Columbia simule les vols de navettes et Earth Simulator est utilisé pour des modèles climatiques.   Centrino Atom Intel, dont les résultats financiers pour le premier trimestre 2008 ont été revus à la baisse à cause de la baisse des mémoires de type NAND, vient d'annoncer son architecture de type x86 à très basse consommation, nommée "Centrino Atom". La plateforme Centrino Atom consiste en un processeur à très basse consommation, nommé Atom (anciennement Silverthorne) et un chipset spécifique. Le processeur Atom comporte 47 millions de transistors sur un cœur de 25 mm² gravé en 45nm et est basé sur une architecture de type Merom, très simplifiée. Les cellules SRAM utilisées dans Silverthorne utilisent 8 transistors, au lieu des 6 nécessaires pour un processeur de type Core 2, afin de minimiser la consommation énergétique, qui varie entre 0.6 et 2 Watts.   Internet Le trafic sur l'Internet double de façon constante tous les 16 mois: les échanges journaliers atteignent en mars 2008, 9000 peta-octets (9 milliards de giga-octets) et devraient atteindre 21.000 peta-octets en 2012.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page Monde futur

Les références  Up Page Réseau Pepe BE Etats-Unis Livre mondial des inventions Ordinateur et le cerveau John von Neumann Recherche janvier 2005 n°382   Pourquoi ce site Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.   Contribuer au Réseau Pepe Ce site est avant tout une encyclopédie ouverte à l'imagination et au savoir, où chacun(e) d'entre vous peut participer. Si vous avez envie de partager une passion, ou si vous sentez le besoin de vous exprimer sur un point précis, je vous invite à m'adresser un e-mail (adresse électronique accessible sur ma page d'accueil).

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