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Cour 01 : L'histoire de l'informatique Introduction L'informatique est la science du traitement rationnel, notamment a l'aide de machines automatiques, de l'information consideree comme le support des connaissances humaines et des communications dans les domaines techniques, economiques et sociaux 1-L'histoire de l'informatique Le mot informatique a ete cree en 1962 par Philippe Dreyfus.Si l'histoire de l'informatique retient l'ENIAC comme etant le premier ordinateur fabrique, l'historien des sciences George Dyson parle pour sa part de L'IAS, appelee aussi la machine de von Neumann et dont il est question dans son article fondateur decrivant l'architecture de l'ordinateur.Notons que Babbage fut aide et encourage par Ada Lovelace, fille du poete Byron, dont le prenom a ete donne a un langage de programmation moderne : ADA ; elle peut, a juste titre, etre consideree comme le premier programmeur (programmeuse ?) de l'histoire.L'informatique a beneficie en outre de l'introduction du calcul binaire en Europe vers 1697, grace aux travaux Gottfried Wilhelm Leibniz , a la formalisation du principe des machines a calculer par Ada Lovelace en 1840 et a la theorisation de la logique binaire par George Boole en 1854."La machine arithmetique fait des effets qui approchent plus de la pensee que tout ce que font les animaux mais elle ne fait rien qui puisse faire dire qu'elle a de la volonte, comme les animaux."Il s'agit d'un neologisme de la langue francaise fait de la contraction des deux mots "automatique" et "information". Pour parler du traitement automatique de l'information, les anglo-saxons utilisent les termes de "computer science" ou de "data-processing".Les grands principes des machines a calculer a programme externe furent developpes par Charles Babbage vers 1830.

Cour 01 : L'histoire de l'informatique
Introduction
L'informatique est la science du traitement rationnel, notamment à l'aide de machines automatiques, de l'information considérée comme le support des connaissances humaines et des communications dans les domaines techniques, économiques et sociaux
1-L'histoire de l'informatique
Le mot informatique a été créé en 1962 par Philippe Dreyfus. Il s’agit d’un néologisme de la langue française fait de la contraction des deux mots “automatique” et “information”. Pour parler du traitement automatique de l’information, les anglo-saxons utilisent les termes de “computer science” ou de “data-processing”.
L’informatique, comme discipline scientifique et technique, s’est déployée sur deux siècles environs : 19ème et 20ème siècle. Elle est liée à l’apparition des premiers automates et à la mécanisation : un processus de développement et de généralisation des machines qui a commencé au 18ème siècle en Europe avec l’industrialisation.
Nous devons la première programmation binaire (carton/trou) à Joseph-Marie Jacquard en 1801. Il s’agissait d’un procédé industriel visant à accroître la productivité des métiers à tisser.
En 1834, Charles Babbage, considéré comme l’authentique grand-père des ordinateurs modernes, invente la machine analytique en s’inspirant des cartons perforés de Jacquard. La machine analytique n’a jamais vu le jour de son vivant, car la Couronne britannique lassée de la longueur des recherches de Babbage a décidé de lui retirer son soutien financier. L’un de ses fils en construisit l’unité centrale (le moulin) et l’imprimante en 1888 et fit une démonstration réussie de calcul de table à l’Académie royale d’astronomie en 1908.
Le développement de l’informatique est lié à la recherche fondamentale en mathématiques et plus précisément à la logique et aux algorithmes mathématiques, apparus au début du 9ème siècle avec les travaux du mathématicien arabe Abu Jaffar Al Khawarizmi.
L’informatique a bénéficié en outre de l’introduction du calcul binaire en Europe vers 1697, grâce aux travaux Gottfried Wilhelm Leibniz , à la formalisation du principe des machines à calculer par Ada Lovelace en 1840 et à la théorisation de la logique binaire par George Boole en 1854.
Alan Turing, le père spirituel
En 1936, Alan Turing infirme la théorie de Kurt Gödel et démontre qu’on ne peut pas tout calculer de manière automatique. Il imagine pour sa démonstration un outil qui inspire encore le fonctionnement de nos ordinateurs. Une machine universelle qui manipule des informations – des lettres ou des chiffres – suivant des règles définies dans une table.
On peut la représenter comme un appareil qui comporte un ruban de papier de longueur infinie avec une succession de cases et un registre mémorisant l’état de la machine.
L’opérateur (une tête de lecture/écriture) peut lire ou écrire le contenu d’une case et se déplacer vers la case de gauche ou de droite. A partir d’un mot d’entrée noté sur le ruban, la machine va exécuter une instruction. Pour établir un parallèle avec nos ordinateurs actuels, la taille de la mémoire est représentée par la longueur du ruban et le temps de calcul par le nombre d’opérations à accomplir sur le ruban.
Les premières machines à architecture de von Neumann
La Seconde guerre mondiale qui était une guerre d’action et de mouvement a été déterminante dans l’avènement de l’informatique. Jusqu’à la fin de la guerre, le principe général d’organisation est booléen et copié sur la Pascaline conçue en 1641, réalisée en 1645. Les améliorations apportées concernent la vitesse de calcul.
Si l’histoire de l’informatique retient l’ENIAC comme étant le premier ordinateur fabriqué, l’historien des sciences George Dyson parle pour sa part de L’IAS, appelée aussi la machine de von Neumann et dont il est question dans son article fondateur décrivant l’architecture de l’ordinateur.
John von Neumann en supervisa la construction de la fin de 1945 jusqu’en 1951 au sein de l’Institut for Advanced Study. Julian Bigelow fût l’ingénieur chargé de construire cette machine destinée à un usage balistique. Les ingénieurs n’étaient pas des physiciens théoriciens, ils travaillaient au fer à souder et ce sont des femmes qui assuraient le plus gros de la programmation. La machine de von Neumann n’a jamais été brevetée contrairement à l’ENIAC qui a servi au même usage balistique. Alors que l’ENIAC faisait ses calculs en système décimal, la machine de von Neumann utilisait le système binaire. Tous les ordinateurs qui suivront seront calqués sur cette machine.
2-les génération de l informatique
Pour relater chronologiquement les avancées de l'informatique, on se basera ici principalement sur les progrès concernant les aspects matériels. Le cas des développements logiciels sera ensuite examiné.
1_1ère époque : la mécanique
Les principes physiques qui furent utilisés dans les premières machines à calculer, ancêtres de l'ordinateur, relevaient exclusivement de la mécanique, seule science véritable de l'époque.
Les "plateaux à calcul" (1000 ans avant Jésus-Christ) (remarquons au passage que le mot latin calculi (cailloux) donna naissance au mot calcul) laissèrent vers 500 avant JC la place au boulier chinois. Cette première machine est d'ailleurs encore employée de nos jours. Il faut attendre le 17ème siècle pour voir apparaître des machines fonctionnant à l'aide de roues ou cylindres à ergots :
• 1623 : machine de Schickardt, mathématicien allemand et universitaire ; cette machine fut construite pour effectuer des calcules d'astronomie (donc des calculs astronomiques !).
• 1643 : machine de Pascal (qui ne fonctionna paraît-il qu'en 1645). Pascal avait inventé cette machine pour venir en aide à son père, intendant des finances, afin d'effectuer des calculs financiers. De fait, cette machine effectuait des additions, soustractions et des conversions de monnaie.
• 1673 machine de Leibniz, capable théoriquement (la machine !) d'effectuer des additions et des multiplications. A cause des difficultés techniques, le premier exemplaire ne vit le jour que vingt ans après.
"La machine arithmétique fait des effets qui approchent plus de la pensée que tout ce que font les animaux mais elle ne fait rien qui puisse faire dire qu'elle a de la volonté, comme les animaux." (Les Pensées de Blaise Pascal).

machine de Wilhelm Leibniz, présentée en 1673 à la Société Royale de Londres. La date est controversée, mais il est sûr que le philosophe et mathématicien conçut une telle calculatrice dans le même temps que Newton posait les bases du calcul différentiel et intégral.
Il est à noter que, probablement, ces machines furent inventées indépendamment les unes des autres et qu'elles utilisaient toutes les techniques dérivées de l'horlogerie : roues dentées, ergots, ....
Dans un domaine tout différent de premier abord, apparurent en 1728 le métier à tisser de Falcon, puis en 1801 le métier à tisse de Jacquard. Dans ces machines, le procédé de tissage était communiqué aux organes actifs par l'intermédiaire de bandes de carton perforé (comme dans les orgues de barbarie). On peut considérer qu'il s'agissait là, d'une part, de la première utilisation d'un programme et de cartes perforées, d'autre part, des débuts de l'informatique industrielle.
métier à tisser de Jacquard (1805). Il fut précédé par le métier à tisser de Basile Bouchon en 1725 qui utilisait déjà les rubans perforés, puis par celui de Falcon en 1728. Vaucanson s'inspira de ces travaux pour ses automates.
En 1820, la première machine à calculer "commercialisable fait son apparition sous le nom d'Arithmétomètre de Thomas de Colmar de la Compagnie d'Assurances "Le Soleil" : 1500 exemplaires vendus en 60 ans. C'est le début d'un marché qui deviendra de nos jours celui de l'informatique.
Les grands principes des machines à calculer à programme externe furent développés par Charles Babbage vers 1830. En se basant sur les idées de Jacquard et les principes d'horlogerie des Jacquemarts (automates), il entreprit de construire une machine révolutionnaire. Il n'y arrivera jamais faute de moyens techniques suffisants ; cependant ses plans et ses idées furent repris plus tard vers 1938. Le programme externe consistait en cartes perforées introduites dans une unité d'entrée ; le corps de la machine était constitué d'une mémoire (store), d'une unité arithmétique et logique (mill) et d'une unité de commande (control unit) ; enfin, était prévue une unité de sortie pour la restitution des résultats du calcul. Le but de la machine était d'effectuer des opérations complexes définies comme une séquence d'opérations élémentaires. Notons que Babbage fut aidé et encouragé par Ada Lovelace, fille du poète Byron, dont le prénom a été donné à un langage de programmation moderne : ADA ; elle peut, à juste titre, être considérée comme le premier programmeur (programmeuse ?) de l'histoire.
2_2ème époque : l'électromécanique
Les possibilités de la mécanique étaient insuffisantes (elles furent la cause de l'échec de Babbage). L'utilisation de l'électricité couplée à la mécanique fit faire de nouveaux progrès.
A cette époque, deux tendances eurent cours : celle des machines analogiques et celle des machines numériques. Les machines analogiques sont basées sur le principe très simple suivant : les nombres sont représentés par des grandeurs physiques : tensions, intensités, résistances,...
Nous ne les étudierons pas ; signalons qu'elles présentaient des inconvénients sérieux : non universelles, peu précises relativement, mémorisation difficile. Elles ne sont de nos jours utilisées que pour des applications bien précises (on peut voir un calculateur de cette sorte au CETIM à Senlis).
En 1890, Hollerith, ingénieur au bureau de recensement US, construisit une machine électromécanique pour faciliter les opérations de recensement (essentiellement des tris et des comptages). Cette machine, appelée machine mécanographique, utilisait des cartes perforées (12cm x 16cm : 210 cases). Une "sorting box" permettait d'opérer des tris de manière automatique.
Vers 1936, les principes qui allaient être mis en oeuvre dans la construction des futurs calculateurs furent établis par L.Couffignal (France), K.Zuse (Allemagne), A.M.Turing (Grande-Bretagne). On vit apparaître alors les premiers calculateurs binaires : le Bell Labs Relays Computer de Stibitz (1937), machine qui utilisait des relais électromécaniques, puis le Z1 (1938) de Zuse ; il fut suivi du Z2 (1939), puis du Z3 (1941) qui disparut dans les bombardements.
Enfin et surtout apparut en 1944 la machine Harvard-IBM, appelée plus tard MARK 1, réalisée conjointement par Aiken (université de Harvard) et par IBM. Cette machine concrétisait les idées de Babbage. Elle pesait 5 tonnes, avait 16,6 m de long et 2,60 de haut. Elle comprenait 800 000 éléments dont 3 000 relais. Les informations étaient transmises par ruban perforé et la mémoire était constituée d'accumulateurs à roues et cadrans. Elle possédait une horloge de synchronisation et nécessitait un refroidissement avec des tonnes de glace. Elle réalisait une addition en 0,6 s, une multiplication en 6 s et une division en 12 s. Des versions suivantes furent élaborées : MARK II (1944), MARK III (1949) et MARK IV 3_3ème époque : l'électronique
Ici commence en fait l'histoire de l'informatique. En effet, les problèmes techniques de la réalisation des ordinateurs ne furent vraiment rsolus que par l'arrivée de l'électronique. L'usage fait que l'on parle de "générations" en ce qui concerne les phases successives du développement des ordinateurs. Cette notion de génération quoique discutable permet cependant de jalonneles progrès réalisés depuis la fin de la seconde guerre mondiale.
1ère génération : les tubes électroniques (1945-1958)
Les tubes électroniques ont permis de remplacer les relais. On peut encore en voir dans les très anciens postes de radio ou de télévision. Ils fonctionnaient en tout ou rien (le courant passe ou ne passe pas) et ressemblaient à des ampoules électriques.
2ème génération : les semi-conducteurs (1958-1964)
L'emploi des tubes à vide avait trois gros inconvénients : l'encombrement, la mauvaise fiabilité, la grande consommation d'énergie. L'utilisation des diodes et des transistors à semi-conducteurs (le transistor avait été découvert en1947 par Bardeen, Brattain, Shockley) à la place des tubes permit de réduire très fortement ces inconvénients. Les premiers ordinateurs entièrement transistorisés apparurent vers 1959 : GE 210, IBM 1401, NCR 304, RCA 501,...
3ème génération : les circuits imprimés (1964-1970)
Les ordinateurs devenant de plus en plus complexes, il fut nécessaire de simplifier les circuits ce qui fut fait avec l'empli des circuits intégrés. Les techniques RTL (Resistor-Transistor-Logic), DTL (Diode- Transistor-Logic), puis TTL (Transistor-Transistor-Logic) se succédèrent. Ces techniques permirent de réduire considérablement la taille des ordinateurs :
• SSI (Small Size Integration : 100 transistors sur 1 cm2
• MSI (Medium Scale Integration) : 100 à 1000 transistors sur une puce de 30 mm2
• LSI (Large Scale Integration) : 1000 à 10 000 transistors sur une puce. et aujourd'hui VLSI (Very), et VVLSI (Very very)

4_4ème génération : intégration poussée et micro-informatique (1970-...)
Cette génération qui débute vers 1970 concerne l'ère moderne de l'informatique. On pourrait la subdiviser en périodes successives, mais le progrès étant si important, il est difficile de faire un découpage qui serait admis par tous.