Les g´en´erations

Depuis la r´ealisation de l’E.D.V.A.C. (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) en 1945, sous la direction de J. von Neumann [22,14] (premier cal-culateur `a programme enregistr´e), des centaines de machines ont vu le jour.

Pour en structurer l’historique, on peut utiliser la notion deg´en´erationde cal-culateurs, essentiellement bas´ee sur des consid´erations technologiques. Une autre classification pourrait tout aussi bien ˆetre faite `a partir de crit`eres logi-ciels associ´es au d´eveloppement des langages et des modes d’exploitation des calculateurs.

Automate Calculatrice Pascal

1642 Jacquard

1725

Babbage 1843 Automate

Calculatrice

Boole Von Neumann 1848

1945 Programme

extérieur

Programme enregistré

Parallélisme

Automate Programme

enregistré

Calculatrice

Figure1.5 : Du programme ext´erieur au parall´elisme La premi`ere g´en´eration : (≈ 1938-1953)

Les machines de cette ´epoque sont plutˆot des prototypes de laboratoire que des ordinateurs tels que nous les concevons aujourd’hui. Ces machines sont `a base de relais, tubes ´electroniques, r´esistances et autres composants discrets.

Ainsi l’E.N.I.A.C.,Electronic Numerical Integrator And Computer, comportait 18 000 tubes `a vide, consommait quelque 150 kW et disposait de 20 ´el´ements de m´emoire (figure1.6¹).

En raison des difficult´es de r´ealisation de la partie calcul, les traitements

´etaient effectu´es en s´erie par des op´erateurs travaillant sur un seul ´el´ement binaire.

Grosses consommatrices d’´energie, tr`es volumineuses, peufiables, ces ma-chines poss`edent un langage de programmation extrˆemement rudimentaire : le langage machine. Chaque instruction est cod´ee `a l’aide de “0” et de “1”. Le d´eveloppement de programmes repr´esente un travail consid´erable. Les

ma-1http://ftp.ar1.army.mil/ftp/historic-computers

Figure1.6 : Une photographie de l’E.N.I.A.C.

chines n’existaient qu’en exemplaire unique et ´etaient utilis´ees essentiellement

`a desfins de recherche ou par l’arm´ee. Ce fut notamment le cas de l’E.N.I.A.C.

impliqu´e dans le programme de recherche sur la bombe A ou la Bombe [16], machine utilis´ee pour le d´ecryptage des messages pendant la seconde guerre mondiale.

Deuxi`eme g´en´eration : (≈1953-1963)

La deuxi`eme g´en´eration marque l’apparition de machines exploitables dans des conditions raisonnables (IBM-701 notamment). Les transistors (dont le premier exemplaire de laboratoire date de 1948) commencent `a remplacer les tubes `a vide. On introduit les m´emoires `a tores de ferrite et les premiers ou-tils d’aide `a l’utilisation des ordinateurs, lessyst`emes d’exploitation, voient le jour. En effet, jusque-l`a, les machines ne disposent pas d’un environnement de d´eveloppement ni d’interface utilisateur tels que nous le connaissons au-jourd’hui. Seuls des modules d’entr´ee-sortie pr´e-programm´es (I.O.C.S., Input Output Control System) sont propos´es pour faciliter le travail de programma-tion. Le lancement de chaque tˆache (´edition, traitement, etc.) est r´ealis´e de fa¸con autonome. Pour ´eviter la perte de temps entre lafin d’un travail (job) et le d´ebut du suivant, est introduit le syst`eme dutraitement par lot (batch pro-cessing) qui regroupe tous les travaux d’un mˆeme type. A lafin de chaque tˆache le contrˆole est rendu au syst`eme d’exploitation qui lance le travail suivant. Les langages ´evolu´es font leur apparition sous le nom de syst`emes de codage sym-bolique. Le premier compilateur FORTRAN (FORmula TRANslator) date de 1957 et ´equipe l’IBM-704. La premi`ere norme ´edict´ee pour le langage COBOL (COmmon Business Oriented Langage) voit le jour en 1959 sous le nom de COBOL 60. Des applications de grande taille dans le domaine de la gestion sont d´evelopp´ees. Les bandes magn´etiques sont utilis´ees pour l’archivage des

informations.

Troisi`eme g´en´eration : (≈ 1964-1975)

Le proc´ed´e PLANAR, d´evelopp´e chez Fairchild `a partir de 1959, permet la fabrication de circuits int´egr´es. Cette technique de fabrication permet un bond qualitatif : fiabilit´e, consommation energ´etique et encombrement sont am´elior´es dans des proportions consid´erables.

Aux progr`es des performances mat´erielles va s’ajouter le concept de mul-tiprogrammation destin´ee `a optimiser l’utilisation de la machine. Plusieurs programmes r´esident simultan´ement en m´emoire permettant ainsi une com-mutation rapide de l’un vers l’autre. La notion d’ind´ependance vis-`a-vis des dispositifs d’entr´ee-sortie (device independance) fait son apparition ; le syst`eme d’exploitation se charge lui-mˆeme de rechercher une unit´e poss´edant les carac-t´eristiques d´ecrites. Le programmeur n’a plus `a sp´ecifier de mani`ere explicite l’unit´e sur laquelle s’effectue l’op´eration d’entr´ee-sortie.

L’´ecriture des syst`emes d’exploitation commence `a se faire en langage

´evolu´e.

Plusieurs modes d’exploitation des ordinateurs sont maintenant offerts aux utilisateurs en plus du traitement par lots :

− le temps partag´e(TP) (Time Sharing, TS) autorise un mode de travail interactif avec la machine. Le plus connu des syst`emes de TP,C.T.S.S.

(Compatible Time Sharing System), naˆıt auM.I.T. (Massachussetts In-stitute of Technology) et conduira au syst`eme Multics d´evelopp´e conjoin-tement par leM.I.T., lesBell Labs etGeneral Electric;

− le temps r´eel est utilis´e pour le contrˆole de processus industriels. Il se caract´erise par le fait que le syst`eme doit respecter les ´ech´eances impos´ees par les stimuli ext´erieurs. Il faut noter que ce terme de temps r´eel est souvent utilis´e par les informaticiens de gestion pour d´esigner le mode de travail interactif ;

− le transactionnel est principalement utilis´e en informatique de gestion.

L’utilisateur communique avec la machine `a l’aide d’un ensemble de requˆetes simples ´emises `a partir d’un terminal.

Le concept dem´emoire virtuelleest mis en œuvre. L’utilisation conjointe des disques et de la m´emoire, transparente pour les utilisateurs, donne `a ces derniers l’impression de disposer d’une capacit´e m´emoire ´egale `a celle des dis-ques. Dans le milieu des ann´ees 60 apparaˆıt la famille de calculateurs IBM-360

`

a vocation g´en´erale et dot´ee d’un syst`eme d’exploitation (OS/360) capable de prendre en charge plusieurs types de travaux (traitement par lot,temps partag´e, multitraitement. . . ).

Figure 1.7 : La m´emoire utilise encore dans les ann´ees 70 pour sa r´ealisation des tores magn´etiques. Ici on voit un plan 32×32 bits. Chaque tore, d’un diam`etre≈0,8 mm est travers´e par troisfils.

Cet av`enement se traduit par une augmentation spectaculaire de la com-plexit´e des syst`emes d’exploitation. Avec cette famille de calculateurs apparaˆıt aussi la notion de compatibilit´e entre machines. Les utilisateurs peuvent ainsi acqu´erir une machine plus puissante dans la gamme propos´ee par le construc-teur, tout en conservant leur investissement logiciel initial.

Les premiers syst`emes multiprocesseurs (ordinateurs poss´edant plusieurs unit´es “automate-calcul”) naissent `a la fin des ann´ees 60. Le d´eveloppement des supports de communication entre machines d´ebouche sur les r´eseaux d’ordinateurs.

Au d´ebut des ann´ees 70, le constructeur I.B.M. introduit une nouvelle poli-tique de distribution de ses produits (unbundling) s´eparant mat´eriel et logiciel.

Il devient alors possible de se procurer du mat´eriel compatible IBM et des logiciels d´evelopp´es par des soci´et´es de service. Cette politique a provoqu´e l’apparition d’une puissante industrie du logiciel ind´ependante des

construc-Figure1.8 : Le plan m´emoire photographi´e ici comporte 20 plans de 512 bits. Les tores sont devenus difficilement discernables `a l’œil nu.

teurs de machines.

Quatri`eme g´en´eration : (≈1975-. . . )

Cette quatri`eme g´en´eration est li´ee `a l’utilisation syst´ematique des circuits `a grande, puis tr`es grande densit´e d’int´egration (L.S.I. Large Scale Integration et V.L.S.I. Very Large Scale Integration). Il n’y a pas r´eellement de rupture technologique mais plutˆot am´elioration consid´erable des proc´ed´es de fabrication et de conception des circuits avec l’assistance de l’ordinateur.

Figure1.9 : Quelques circuits m´emoires reprogrammables : de 8 kbits (≈1977) `a 1 Mbits (≈1997) sans que la surface de silicium ne change vraiment

L’int´egration des diff´erents modules du processeur a trouv´e son aboutisse-ment au d´ebut des ann´ees 70 : le microprocesseur. Intel commercialise le I4004.

Le processeur occupe une surface de silicium de quelques mm². Le circuit (chip) sera d´esign´e par le terme de puce. Le premier micro-ordinateur, construit au-tour du microprocesseur Intel I8080, le Micral, voit le jour en 1973.

Figure1.10 : Quelques microprocesseurs : en haut un TI9900 ; colonne de gauche : Zilog Z80, Intel I8085, I8088, I8086 ; colonne de droite : Motorola 6800, 6809, 68000, I486 et 68020.

L’augmentation des densit´es d’int´egration permet de mettre `a disposition de tous des machines dont la puissance ´equivaut celle des grosses machines du d´ebut des ann´ees 70. Parall`element se produit une explosion dans le domaine du d´eveloppement des logiciels.

Les concepteurs font de plus en plus appel au parall´elisme dans l’architecture des machines pour en am´eliorer les performances sans avoir `a met-tre en oeuvre de nouvelles technologies (pipeline,vectorisation,caches, etc.). De nouvelles architectures sont d´evelopp´ees : machines langages, multiprocesseur, machines `aflot de donn´ees.

Les syst`emes d’exploitation int`egrent des moyens de communication sur des r´eseaux, l’acc`es aux bases de donn´ees et le traitement distribu´e. En mˆeme temps, et sous la pression exerc´ee par les utilisateurs de micro-ordinateurs, se d´eveloppe le concept de convivialit´e (user friendly systems). La facilit´e et l’agr´ement d’utilisation deviennent des crit`eres d´ecisifs dans le choix des logiciels.

Le concept de machine virtuelle est largement utilis´e. L’utilisateur n’a plus

`

a connaˆıtre le d´etail du fonctionnement d’une machine. Il s’adresse `a une machine virtuelle cr´e´ee par le syst`eme d’exploitation.

Le “num´erique” envahit tous les domaines, des plus techniques : instru-mentation, commande de processus. . . aux plus quotidiens : mon´etique, domo-tique. . .