Chapitre 1

1. Chapitre 1 Historique et évolution des ordinateurs

2. L'être humain a longtemps cherché à améliorer sa façon de calculer et ce, pour deux raisons : il est trop lent, et il se trompe souvent Dance qui suit, seront relatées les grandes dates liées à l’invention des calculateurs. Djamal Rebaïne

3. Repères historiques Les premiers registres Boulier: vers 3500 av. J.C en Chine -Abaque: première tablette à calculs en Mésopotamie Djamal Rebaïne

4. Pas d’amélioration jusqu’au 17ème siècle. 1614: John Napier (Écosse) découvre les logarithmes: multiplications et la division transformées en une successions d’additions. Règle à calcul Djamal Rebaïne

5. 1620: mise en œuvre de cette invention au moyen de la règle à calcul. Les machines à calculer 1623: machine de Schickard (Allemagne): fonctionnement mécanique basé sur le principe de tiges proportionnelles aux log. des nombres impliqués dans ces opérations. Djamal Rebaïne

6. 1643: Pascaline de Pascal (France): fonctionnement mécanique à système de roues à ergot. Additions + soustractions et faisait aussi des reports. • 1673: amélioration de la Pascaline par Leibniz (Allemagne). Effectue les quatre opérations de base + extraction de racines carrées. Non construite faute de moyens financiers. Djamal Rebaïne

7. Machine de Schickard Djamal Rebaïne

8. Pascaline Djamal Rebaïne

9. Machines à cartes perforées • 1801: industrie de textile (France) Jacquard et Falcon • 1887: Hollerith (USA) machine à lire des cartes (CENSUS MACHINE) utilisée dans le recensement aux USA. Hollerith et sa trieuse électro-mécanique. / Djamal Rebaïne

10. Ordinateur primitif 1830:Charles Babbage – machine à différences- utilise les principes de report de la Pascaline combinés avec les cartes perforées de Jacquard. Machine à différence de Babbage Djamal Rebaïne

11. 1834: Charles Babbage- machine analytique- système de numérotation décimal; accepte des nombres de 50 chiffreset en résultat, un nombre de 100 chiffres (imprimé, cartes perforées, courbe)- projet non finalisé. Cette machine réunissait déjà des fonctions automatiques essentielles: mémoire- dispositifs de calcul- fonction de commande et d’entrée-sortie Djamal Rebaïne

12. La machine analytique de C. Babbage Djamal Rebaïne

13. 1930: L'Enigma et les Bombes Composée d'un clavier, de 26 lampes pour représenter l'alphabet et généralement de 3 rotors, l‘Enigma était destinée à l'origine à crypter des documents d'affaires. • 1939 ABC par J. ATANASHOFF et Clifford BERRY. Ce calculateur a été le premier à utiliser le système binaire et était capable de résoudre des équations à 29 variables. Djamal Rebaïne

14. 1941Z3 par K. ZUSE. Composé de 2600 relais, d'un lecteur de bandes et d'une console pour l'opérateur, sa mémoire pouvait contenir 64 nombres de 22 chiffres exprimés en virgule flottante. Il réalisait une multiplication en trois à cinq secondes. Djamal Rebaïne

15. 1943 ASCC ou Harvard MARK 1 par H. AIKEN. Cette machine, construite en collaboration avec IBM, utilise un principe inspiré par les travaux de C. BABBAGE. Composée de 765 299 éléments, elle pesait 5 tonnes et avait besoin de plusieurs tonnes de glace par jour pour la refroidir. Ses performances et sa fiabilité étaient remarquables mais elle ne pouvait effectuer aucun saut conditionnel. Djamal Rebaïne

16. 1943 Colossus I Composé de 1 500 lampes et d'un lecteur de bandes capable de lire 5000 caractères à la seconde. Ce calculateur électronique anglais a été conçu pour décoder les messages chiffrés par la machine de Lorentz allemande qui était un téléscripteur doté de rotors (utilisant un principe assez proche de l‘Enigma). Djamal Rebaïne

17. Colssus- 1943 Djamal Rebaïne

18. 1946 ENIAC, par J. ECKERT et J. MAUCHLY (Electronic Numerical Integrator and Computer) Commandé par l'armée des États-Unis en 1943 pour effectuer les calculs de balistique, il remplaçait 200 personnes chargées auparavant de calculer les tables de tir. Il occupait 23 m³, pesait 30 tonnes, coûtait un million de dollars. Djamal Rebaïne

19. La machine ENIAC pesait 30 tonnes Djamal Rebaïne

20. La machine ENIAC est disposée en U de 6 mètres de largeur par 12 mètres de longueur. Djamal Rebaïne

21. 1948: IBM SSEC, par Wallace Eckert (Selective Sequence Electronic Calculator) Ce calculateur composé de 20 000 relais et de 12 500 tubes a servi pour le calcul de tables de positions de la lune, mais a surtout été une vitrine technologique (il était d'ailleurs visible par le public) pour IBM. Djamal Rebaïne

22. 1948: Manchester Mark 1 (ou Ferranti Mark I) Bâtie sur des plans de J. NEUMANN par une équipe anglaise. Ce prototype est le premier à disposer d'une unité de commande interne et à suivre un programme enregistré. C'est sur cette machine de 1300 tubes qu'est utilisée pour la première fois la mémoire à tubes Williams. Djamal Rebaïne

23. 1949: EDSAC, par Maurice WILKES (Electronic Delay Storage Automatic Computer) Cet ordinateur numérique et électronique est basé sur l'architecture de J. NEUMANN. Composé de 3000 tubes et consommant 30KW, il utilise une mémoire de type "lignes de retard à mercure". Il s'agit d'une machine parfaitement opérationnelle qui a été construite dans un laboratoire de l'Université de Cambridge en Angleterre. Djamal Rebaïne

24. 1951: Whirlwind Premier ordinateur "temps réel " 1955: Premier calculateur transistorisé: TRADIC 1960: PDP-1(Programmed Data Processor) C'est le précurseur des "minis". Vendu pour $125 000 (une fraction du coût d'un ordinateur de l'époque) et livré sans logiciels, il était plutôt ciblé pour les scientifiques et les ingénieurs. Djamal Rebaïne

25. 1959: IBM 1401: Utilisant des transistors et des mémoire à tores de ferrite, fourni avec un générateur d'applications (RPG) destiné à en faciliter l'utilisation, cet ordinateur a marqué une étape dans l'ère de la comptabilité. L'imprimante (1403) associée était d'une rapidité exceptionnelle (600 lignes par minutes !). IBM avait tablé sur un millier de ventes... plus de 12 000 exemplaires seront vendus Djamal Rebaïne

26. 1964: IBM System/360: Alors que tous ses ordinateurs utilisaient des architectures et logiciels incompatibles entre eux, IBM décida d'investir plusieurs millions de dollars et de développer une gamme entièrement nouvelle : 6 ordinateurs et 44 périphériques, ayant des capacités différentes mais tous compatibles entre eux. La technologie utilisée, loin d'être innovante, était transistors et mémoire à tores. Djamal Rebaïne

27. 1965: Premier mini-ordinateur diffusé massivement: PDP-8 de DEC 1973:Micral-N de R2E: C'est le premier micro-ordinateur du monde, il a été inventé par A. TRUONG, fondateur de R2E: une petite société française. Djamal Rebaïne

28. 1973: l'Alto (renommé Xerox Star en 1981) de XEROX Ce prototype, pensé pour devenir le bureau du futur, est un condensé des idées proposées par les chercheurs réunis par XEROX au Palo-Alto Research Center (PARC). Il est le premier à introduire l'idée de fenêtres et d'icônes que l'on peut gérer grâce à une souris. Principalement, en raison de son coût, cet ordinateur ne connaîtra qu'un succès d'estime. Djamal Rebaïne

29. 1975: Altair 8800 de ED. ROBERTS (MITS) Il est considéré par les Américains comme le premier micro-ordinateur du monde, bien que ce soit le Micral-N. Cependant, c'est pour l'Altair que sera le premier BASIC Microsoft. 1976: CRAY I: Créé par Saymour CRAY, c'est le premier ordinateur à architecture vectorielle. Djamal Rebaïne

30. 1978: DEC VAX 11/780(Virtual Address eXtension) Premier modèle de "supermini", cet ordinateur 32 bits pouvait exécuter des programmes écrits pour le PDP-11. Il avait aussi suffisamment de ressources pour supporter des applications qui étaient jusqu'ici réservées aux gros mainframes. Il reste aussi célèbre pour son système d'exploitation VMS Djamal Rebaïne

31. 1982: Cray X-MP Composé de deux Cray I mis en parallèle, il est 3 fois plus puissant que celui-ci. Djamal Rebaïne

32. 1981: IBM-PC(Personnal Computer) Cet ordinateur, qui n'apporte aucune idée révolutionnaire, est la réaction du n°1 mondial face à la micro-informatique : Il était fait d'une accumulation de composants standards et de logiciels sous-traités (principalement auprès de Microsoft) dans le but de minimiser le temps nécessaire pour sa mise au point. Djamal Rebaïne

33. 1983:Lisa d'APPLE Steve JOBS, très intéressé par l'Alto reprendra la plupart des idées de celui-ci pour le compte d'APPLE, en particulier la notion d'interface graphique (GUI) et l'utilisation de la souris. Cependant, ce micro-ordinateur ne connaîtra pas non plus de succès commercial. Djamal Rebaïne

34. 1984: Amiga Utilisant un microprocesseur Motorola 680x0, ce micro-ordinateur reste parmi les leaders pour ce qui est du graphisme et de la musique. 1984: Macintosh d'APPLE. Basé sur le projet LISA, c'est l'ordinateur convivial par excellence: Son utilisation est très simple grâce à la souris et à la qualité de ses graphismes. Il devient au fil des années, et des différentes versions, l'autre grand standard (avec le PC d'IBM) du monde de la micro-informatique. Djamal Rebaïne

35. 1985: Cray II : Miniaturisé, il est 10 fois plus puissant que son prédécesseur, le Cray I. 1986:The Connection Machine Premier ordinateur "massivement parallèle" composé de 16 000 processeurs. 1994:Paragon d'Intel. Coûtant 20 Millions de dollars, occupant un volume de 48m3, il est composé de 2000 processeurs et de 64 Giga-octets de mémoire. Il peut effectuer Djamal Rebaïne

36. 150 milliards d'opérations en virgule flottante par seconde 1994: PowerMac d'APPLE Basé sur le microprocesseur POWER-PC réalisé par Motorola en collaboration avec IBM, il était présenté comme le successeur commun du PC et du MAC. Cependant, malgré de très bonnes performances, il tarde à s'imposer. Djamal Rebaïne

37. 1998: iMac d'APPLE L'iMac était l'ordinateur d'Apple pour le nouveau millénaire. Il a également marqué le retour d'Apple (et de MacOS) au devant de la scène. C'est l'ordinateur le plus original depuis le premier Mac de 1984: Design très particulier, écran et unité centrale intégrés dans un seul boîtier, ports USB et pas de lecteur de disquette interne. Djamal Rebaïne

38. Ordinateur et changements technologiques • Première génération: Tubes électroniques (lampes à vide) • Deuxième génération: transistors • Troisième génération: circuits intégrés • Quatrième génération: microprocesseurs. • Cinquième génération: intelligence artificielle. Djamal Rebaïne

39. Première génération1949-1957 • Ordinateur à cartes perforées et à bandes magnétiques • Programmation physique en langage machine • Appareils immenses, lourds, énergie élevée • Utilisation de tubes à vide et à mémoires à tambour magnétique • Prix élevé / capacité et performance. Djamal Rebaïne

40. Deuxième génération1958 - 1964 • Utilisation de transistors et des mémoires à ferrite. • Utilisation de mémoires de masse pour le stockage périphérique. • Temps d’accès moyen (de l’ordre de la micro-seconde). • Fonctionnement séquentiel des systèmes de programmation (langages évolués). Djamal Rebaïne

41. Troisième génération1965-1971 • Miniaturisation des composants (circuits intégrés) • Apparition des systèmes d’exploitation • Concepts de temps partagés • Machines polyvalentes et de capacité variée • Appareils modulaires et extensibles • Multitraitement (plusieursprogrammes à la fois) • Télétraitement (accès par téléphone) Djamal Rebaïne

42. Quatrième génération1971-1982 • Miniaturisation extrêmes des composants • Apparition des microprocesseurs • Diversification des champs d’application • Apparition de la micro-informatique • L’aspect logiciel prend le pas sur l’aspect matériel Djamal Rebaïne

43. Cinquième génération • Miniaturisation des composants poussée à l’extrême • Vitesse proche de celle de la lumière. • Nouvelle architecture physique • Possibilité de choix d’ordre des vecteurs séquentiels à traiter • Vitesse de traitement augmentée jusqu’au gigalips (Logical Inference: de 100 à 1000 instructions) Djamal Rebaïne

44. Processeurs en parallèle • Nouvelles structures et représentations des données. • Ajout du traitement de l’aspect sémantique à celui de l’aspect syntaxique de l’information • Ordinateurs à photons Djamal Rebaïne

45. Alternatives à cette classification 1- architectures et conception (PC compatibles vs. Apple) 2- super-ordinateurs: SIMD vs. MIMD 3- RISC vs. CISC 4- taille: super, gros, mini, station ou micro ordinateurs 5- …, etc. Djamal Rebaïne

46. Une petite virée vers le parallélisme Une machine parallèle est essentiellement une machine qui possède un ensemble de processeurs qui coopèrent et communiquent ensemble. Djamal Rebaïne

47. On distingue classiquement quatre types principaux de parallélisme: SISD, SIMD, MISD et MIMD. De nos jours cette classification peut paraître un peu artificielle car le moindre micro-processeur courant inclut lui-même plusieurs formes de micro-parallélisme. Elle permet néanmoins d'expliquer les bases de l'architectures des ordinateurs séquentiels et parallèles. Djamal Rebaïne

48. Machine SISD Une machine SISD (Single Instruction Single Data) est ce que l'on appelle d'habitude une machine de Von Neuman. Une seule instruction est exécutée et une seule donnée (simple, non-structurée) est traitée à tout instant. Djamal Rebaïne

49. Par exemple, le code suivant, int A[100]; for (i=1;100>i;i++) A[i]=A[i]+A[i+1 s'exécute sur une machine séquentielle en faisant les additions A[1]+A[2], A[2]+A[3], etc., A[99]+A[100] à la suite les unes des autres Djamal Rebaïne

50. Machines MISD . . Djamal Rebaïne