66 ans de serveurs en images

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1 66 ans de serveurs en images HARVARD MARK I... 2 L'ABC (ATANASOFF-BERRY COMPUTER)... 4 ENIAC... 5 EDVAC... 6 UNIVAC... 7 IBM IBM PROJET WHIRLWIND (TOURBILLON DE VENT) IBM IBM IBM IBM B UNIVAC IBM SYSTEM/ CDC DEC PDP IBM SYSTEM/ IBM VAX-11/ IBM IBM IBM ES/ ESERVER Z10 EC /36

2 Harvard Mark I En 1930, alors que le terme «ordinateur» avait tendance à désigner un collègue muni d une règle à calculs prêt à vous rendre service, IBM était alors principalement connu pour ses machines à cartes perforées. Cependant, la transition du statut d acteur parmi d autres sur le marché professionnel jusqu à un quasi-monopole dans l informatique est dû à une succession de visionnaires à la tête de l entreprise, comme ce fut le cas avec Sir Thomas Watson. Le Harvard représentait en effet une manifestation concrète de ses idées, bien que cette machine n ait pas préfiguré les orientations technologiques qui suivirent. Reste que l image vaut le détour ne serait-ce que pour mesurer le chemin parcouru depuis. Tout a commencé en 1936 quand un chercheur d Harvard, Howard Aiken, tentait de résoudre un problème relatif à la conception de tubes électroniques (une histoire un peu ironique comme on le verra plus loin). La progression de ses travaux était conditionnée par la résolution d équations non-linéaires, sachant qu aucun outil n était alors en mesure de le faire pour lui. Aiken proposa donc à des chercheurs d Harvard de créer un calculateur à grande échelle capable de résoudre ces équations. La demande ne fut pas bien reçue. Aiken approcha ensuite la Monroe Calculating Company, qui elle aussi déclina la proposition. IBM était alors le suivant sur la liste. La proposition d Aiken pouvait se résumer à un cahier des charges et non pas un vrai plan de conception, il incombait donc à IBM d inventer de quoi satisfaire ces critères. Initialement estimés $, les coûts ont rapidement atteint $ lors de l acceptation formelle de la demande en Au final, le Harvard Mark I aura couté à peu près $. 2/36

3 Il aura fallu attendre 1943 pour voir ce monstre faire ses premiers calculs : 5 tonnes pour 15,5 mètres de long! Nécessitant une synchronisation mécanique entre ses différentes unités de calcul, le Harvard Mark I était équipé d un moteur cinq chevaux courant tout le long de la machine. Le «programme» se créait en branchant des câbles sur un panneau de connexion, suite à quoi les données étaient lues par le biais de cartes perforées pour aboutir à une impression soit sur des cartes perforées, soit sur des machines à écrire électriques. Même si l on se référait aux standards de l époque, le Harvard Mark I était lent : seulement trois additions/soustractions par seconde et même six secondes pour une seule multiplication. Les logarithmes et calculs trigonométriques prenaient chacun une minute. Le Harvard Mark I était donc un cul de sac technologique et n a pas été amené à calculer des données historiques durant ses quinze ans d existence, mais il était ni plus ni moins que le tout premier ordinateur entièrement automatique. Bien qu étant très lent, mécanique, et manquant de nécessités comme les branchements conditionnels, c était un ordinateur, et il s en dégageait un très léger aperçu de ce qui allait suivre. NB : La plupart des serveurs mainframes présentés dans ce reportage sont américains, vu leur domination dans ce domaine. Si ce reportage se veut complet, il ne peut en effet être exhaustif, ce qui explique notamment l'absence du Colossus (mainframe Anglais qui servit à casser le code Lorenz pendant la seconde guerre mondiale) ou encore le Bull Gamma 60 du côté français. 3/36

4 L'ABC (Atanasoff-Berry Computer) Bien qu il ait fallu plusieurs années pour qu on lui reconnaisse cette qualité, l ABC (Atanasoff-Berry Computer) a fait date comme étant le tout premier ordinateur électronique. On pourrait croire que les termes «ordinateur électronique» sont redondants mais comme on vient de le voir avec le Harvard Mark I, les ordinateurs sans composants électroniques ont bien existé et fonctionnaient grâce à des interrupteurs mécaniques, des rouages à palettes ajustables, des relais électriques et des manivelles. A l opposé, l ABC assurait ses calculs grâce à des composants électroniques et représente à ce titre une étape fondatrice dans l histoire de l informatique. Bien que faisant appel à l électronique, les composants qui équipaient l ABC étaient très différents de ceux que l on trouve de nos jours dans nos machines. En effet, les transistors et circuits intégrés sont nécessaires ne serait-ce que pour avoir les mêmes éléments de base. En 1939, alors que ceux-ci n existaient pas, John Atanasoff reçut des fonds pour construire un prototype qui fut conçu avec les composants de l époque : les tubes électroniques. Ces derniers pouvant amplifier des signaux et jouer un rôle d interrupteur, il était donc possible de s en servir pour créer des circuits logiques. Cependant, ils consommaient énormément d énergie, dégageaient une chaleur considérable et n étaient pas fiables pour couronner le tout. Voilà le genre de compromis que ces pionniers devaient être prêts à faire, et les inconvénients des ordinateurs qu ils construisaient. Les circuits logiques crées par John Atanasoff avec les tubes électroniques étaient rapides à l époque, puisque capables de trente additions/soustractions à la seconde. Si l on ne s en étonnerait pas aujourd hui, peu d ordinateurs utilisaient alors un système binaire vu le peu de personnes familières avec ce système de numération. L utilisation de condensateurs pour la mémoire était aussi une étape technologique : ils étaient alors alimentés en permanence pour préserver les informations stockées, une approche similaire au rafraichissement de la DRAM que nous connaissons maintenant. Toute fois, les accès mémoire n étaient pas vraiment aléatoires puisque cette dernière était en fait contenue dans un tambour, lequel effectuait une rotation complète par seconde. Un emplacement mémoire donné ne pouvait donc être lu que lorsque la section concernée 4/36

5 se trouvait sous le lecteur, entrainant ainsi de vrais problèmes de latence comme on peut l imaginer. John Atanasoff ajouta ultérieurement un lecteur de cartes perforées (qui étaient couramment utilisées par les entreprises de l époque pour enregistrer des comptes et effectuer des calculs) afin de stocker les données qui ne rentrait pas dans la «mémoire tambour». Rétrospectivement, cet ordinateur n était pas vraiment utile, et encore moins programmable. Mais ce fut ne serait-ce que d'un point de vue conceptuel une étape fondatrice pour les ordinateurs et un père spirituel pour les modèles suivants. Alors que M. Atanasoff travaillait sur l ABC, il invita un homme au nom de John W. Mauchly voir sa création, une rencontre riche en conséquences ENIAC Le 7 décembre 1941, soit un peu plus de deux ans après la France et l Angleterre, les Etats-Unis rentraient dans la seconde guerre mondiale après l attaque japonaise sur Pearl Harbor. Un des problèmes communs à tous les belligérants était l obligation de créer une table balistique pour chaque type d artillerie produit, une tâche colossale, chronophage et fastidieuse. Ainsi, les Etats-Unis accordèrent des fonds d'origine militaire à la Moore School of Electrical Engineering de l'université de Pennsylvanie pour la construction d'un ordinateur électronique afin de faciliter la besogne. Comme vous l'avez deviné grâce à la page précédente, un certain John Mauchly prit la tête de ce projet avec l'aide d'un jeune diplômé talentueux : John Presper Eckert. Toutefois, la seconde guerre mondiale prit fin avant que la machine ne soit terminée. En 1946, une machine de 30 tonnes vit finalement le jour : plus de 15 mètres de hauteur par boîtier, tubes électroniques, 1500 relais, résistances, condensateurs, 6000 interrupteurs manuels et une consommation de 200 kilowatts. Grâce à ses performances incroyables, l'eniac était loin d'être inutile malgré son retard : 5000 additions, 357 multiplications ou 38 divisions par seconde. Là où un mathématicien mettait vingt heures à résoudre un problème, l'eniac n'avait besoin que de trente secondes. Outre le manque de fiabilité de ces tubes électroniques, le principal problème de la machine était son incapacité à être programmée dans le sens conventionnel du terme. Les "programmes" étaient rentrés par des techniciennes (les "ENIAC girls") qui œuvraient sur les panneaux de connexion et la pléthore d'interrupteurs, ce qui prenait généralement quelques heures à quelques jours. D'autre part, l'eniac travaillait en 5/36

6 mode décimal et non pas binaire, ce qui constituait un pas en arrière par rapport à l'abc. Malgré cela, l'eniac fut très utile aux Etats-Unis jusqu'à sa retraite en 1955, en particulier grâce aux améliorations qui ont été apportées au fil du temps. Au cours de ses neuf ans de fonctionnement, l'eniac a pu être mobilisé sur un éventail de problèmes extrêmement variés : prédictions météorologiques, étude des nombres pseudo-aléatoires, inflammation thermique, conception de souffleries, calculs de trajectoires d'artillerie et même le développement de la bombe à hydrogène. Il a été estimé que l'eniac aurait effectué en neuf ans plus de calculs que toute l'humanité n'en aurait fait jusqu'en Bien que l'histoire de la machine se soit donc arrêtée en 1955, Mauchly et Eckert avaient encore bien d'autres choses à accomplir. EDVAC Avant même que l'eniac ne passe ses premiers tests, Mauchly et Eckert étaient tout à fait conscients de ses points faibles. Il en allait de même pour John Von Neumann, un nom qui peut faire penser à l' "architecture Von Neumann" (le terme n'est plus utilisé vu qu'il occulte le caractère collectif des travaux auxquels il fait référence). Quoi qu'il en soit, l'edvac était le premier exemple de cette architecture mais il faut noter que Mauchly et Eckert quittèrent l'université de Pennsylvanie en 1946, avant que l'ordinateur ne soit terminé. L'ENIAC avait alors plusieurs problèmes majeurs : certes, il était rapide, mais il avait aussi une capacité de stockage très faible. Pis encore, il fallait le recâbler pour le reprogrammer ce qui prenait donc des heures voir des jours et il n'était pas fiable à cause d'un recours massif aux tubes électroniques. Ces derniers, en plus de poser des problèmes de fiabilité, étaient extrêmement énergivores, imposants et dégageaient énormément de chaleur. Il était donc clair qu'en minimisant leur rôle, on en tirerait de nombreux avantages. 6/36

7 Deux changements majeurs (dont un était révolutionnaire) dans la conception de l'edvac paraissent évidents aujourd'hui : tout d'abord le retour au mode binaire et non plus décimal comme c'était le cas de l'eniac dans un souci de rendement. D'autre part, l'edvac introduisait l'idée de stocker le "programme" en mémoire comme s'il s'agissait de données pour en changer facilement, contrairement au recâblage nécessaire pour son prédécesseur. C'est encore ce que l'on fait aujourd'hui : il n'y a pas de zones RAM séparées pour les programmes d'un côté et les données de l'autre (bien qu'un cache L1 fonctionne typiquement de cette manière). Suivant le contexte dans lequel se sont faits les accès mémoire, le processeur sait reconnaitre les programmes des données. De plus, la mémoire n'était plus basée sur des tubes électroniques, mais stockée sous la forme d'impulsions électriques dans du mercure. La ligne à délai du mercure était 100 fois plus efficace d'un point de vue électronique pour stocker des données, d'où la possibilité d'avoir des quantités de mémoire plus importantes ainsi qu'une meilleure fiabilité. L'EDVAC a donc constitué une avancée majeure et s'est montré très utile jusqu'en 1960, date à laquelle il quitta la scène : c'était un ordinateur en mode binaire dont les programmes étaient stockés et qui pouvait être programmé bien plus rapidement que l'eniac. Il était aussi bien plus compact que son prédécesseur, pesait moins de neuf tonnes et ne consommait "que" 56 kilowatts. En outre, la route ne s'arrêtait pas là pour Mauchly et Eckert... UNIVAC Comme nous l'avons précédemment évoqué, Mauchly et Eckert quittèrent l'université de Pennsylvanie en 1946 pour créer l'electronic Control Company. Incorporés en 1947 dans leur propre entreprise, ils la rebaptisèrent Eckert-Mauchly Computer Corporation ou EMCC. Leur départ retarda la finalisation de l'edvac au point où l'esdac, basé sur l'edvac, finit par voir le jour avant ce dernier. Le talentueux duo voulait toutefois tirer parti des opportunités commerciales nées de cette nouvelle technologie, ce qui n'était 7/36

8 pas possible avec la recherche financée par les fonds de l'université. Ils développèrent ainsi un ordinateur en partant de leurs idées pour l'edvac, qu'ils poussèrent plus loin encore. Au cours du processus, ils créèrent le BINAC pour financer leurs recherches, mais l' Universal Automatic Computer (UNIVAC) est de loin la machine la plus intéressante des deux. L'UNIVAC a été le premier ordinateur commercialisé : comme suite à son lancement en 1951, 46 exemplaires ont été vendus à des entreprises et au gouvernement. Toutes les machines que nous avons vu précédemment n'ont donc été produites qu'à un seul exemplaire. Eckert et Mauchly sont arrivés à une conclusion pertinente : un même ordinateur peut non seulement effectuer des calculs, mais aussi traiter des donnés, tandis que la plupart de leurs contemporains trouvaient absurde l'idée d'utiliser la même machine pour résoudre des équations différentielles et payer des factures. Quoi qu'on en pense, cette observation a été la clé de la conception et du succès de l'univac. Au niveau des caractéristiques, l'univac comptait 5200 tubes électroniques (presque tous au niveau du processeur), pesait Kg, consommait 125 KW et fonctionnait à la fréquence décoiffante de 2,25 MHz. En outre, il pouvait effectuer 455 multiplications par seconde et acceptait jusqu'à 1000 termes dans sa mémoire à ligne de délai à mercure. Chaque terme en mémoire pouvait contenir deux instructions, onze chiffres et signes ou douze lettres alphabétiques. La vitesse de traitement était en gros équivalente à celle de l'eniac, mais sur tous les autres plans ou presque, l'univac était supérieur. A ce titre, la fiabilité de l'univac était probablement l'élément le plus important : l'eniac lui était nettement inférieur, principalement à cause de son utilisation massive de tubes électroniques. Pour couronner le tout, le mot "Automatic" dans l'acronyme UNIVAC signifiait que ce dernier n'avait pas besoin d'assistance humaine pour fonctionner : toutes les données étaient stockées et lues à partir d'un disque à bandes métalliques (au lieu d'avoir à charger manuellement les programmes à chaque exécution avec des bandes en papier ou bien des cartes perforées). L'utilisation de bandes permettait une vitesse de traitement nettement supérieure à celle de l'eniac vu que le goulet d'étranglement E/S était ainsi amoindri. Bien entendu, le temps passé à recâbler l'eniac pour le "programme" suivant disparaissait complètement. D'autres améliorations ont également vu le jour sur l'eniac, comme les tampons (similaires au cache) entre des lignes de délai assez rapides et les disques à bandes relativement lents, des bits supplémentaires pour la vérification des données et comme nous l'avons évoqué plus haut, la capacité d'opérer sur des chiffres comme sur des lettres de l'alphabet. La renommée de l'univac se fit encore plus grande après qu'il ait correctement prédit sur la tv nationale la victoire écrasante de Dwight Eisenhower lors des élections présidentielles américaines de Ceci ajouté au faut que l'univac était le premier ordinateur à être commercialisé donna à Remington Rand (qui avait racheté EMCC) une solide position dans le marché alors bourgeonnant des ordinateurs électroniques. Mauchly et Eckert avaient donc relevé avec succès le défi de l'edvac. Mais que ce passait-il alors du côté d'ibm? 8/36

9 IBM 701 Si la plupart d'entre nous situe bien la domination d'ibm dans l'informatique entre la moitié et la fin du 20ème siècle, ce qui a précédé, comment et pourquoi ceci est arrivé parait nettement plus trouble. Commençons avec l'un des deux ordinateurs que la marque conçu en même temps que l'univac. L'IBM 701 était un rival direct de l'estimé UNIVAC. Annoncé en 1952, celui-ci présentait beaucoup de similitudes avec l'univac, mais aussi de nombreuses différences. La mémoire n'était pas stockée dans des lignes de délai à mercure, mais dans des tubes électroniques d'environ 8 cm portant le nom de leur inventeur, les " William's Tubes". Bien que plus fiables par rapport aux tubes électroniques normaux, ils restaient le premier problème de fiabilité de la machine. Toutefois, on leur trouvait un avantage dans la mesure où tous les bits d'un terme pouvaient être récupérés en une seule fois, par opposition aux lignes de délai à mercure de l'univac qui imposaient une lecture mémoire bit par bit. Le processeur surpassait très nettement celui de l'univac : jusqu'à 2200 multiplications par seconde, contre 455 pour ce dernier. Il pouvait aussi effectuer presque additions/soustractions par seconde, de même que la plupart des autres instructions. C'était tout simplement remarquable pour l'époque. Le disque à bande d'ibm était également excellent et pouvait démarrer/s'arrêter bien plus vite que celui de l'univac, en plus de pouvoir lire/écrire jusqu'à caractères à la seconde. Cependant, à l'inverse de l'univac et de ses tampons, le processeur de l'ibm 701 devait gérer toutes les opérations E/S, ce qui pouvait impacter sérieusement les performances dans le cas d'applications à fortes E/S. En 1956, IBM introduisit une technologie connue sous le nom de RAMAC, qui n'était ni plus ni moins que le premier disque système magnétique pour ordinateur. Les données pouvaient être rapidement lues depuis tout emplacement sur le disque et celui-ci pouvait non seulement être rattaché au 701, mais aussi aux autres ordinateurs de la marque, parmi lesquels le 650 que nous verrons plus loin. Comme vous vous en doutez, cette technologie a préfiguré les disques durs que nous connaissons aujourd'hui. IBM produisit 19 exemplaires, soit moins que le nombre total d'univacs fabriqués mais assez pour empêcher Remington Rand de régner sur le secteur. Le coût était un frein considérable à une adoption plus large, vue que les acquéreurs devaient se délester de $ par mois. D'autre part, le 701 n'était qu'une partie de la réponse d'ibm comme nous l'avons évoqué plus haut, l'autre partie étant le /36

10 IBM 650 Bien que la réponse la plus directe d'ibm à l'univac fut le 701 (et le 702 plus tard), l'international Business Machines Corporation travaillait aussi sur une machine plus accessible répondant au doux nom de "IBM 650 Magnetic Drum Data Processing Machine" (ceci étant dû au tambour qui effectuait rotations par minute et pouvait stocker jusqu'à 2500 termes de dix caractères. il se trouvait positionné entre les gros serveurs comme le 701 & l'univac et les machines à cartes perforées, lesquelles dominaient encore le marché à l'époque. Si le 701 a généré le plus d'émotions, le 650 a été bien plus profitable, faisant ainsi d'ibm un acteur à part entière de l'industrie des ordinateurs électroniques. Coûtant 3250 $ par mois (nb: IBM ne vendait pas encore d'ordinateur à cette époque, préférant le crédit-bail ou leasing en anglais), il était largement plus accessible que le 701 et l'univac, mais restait encore bien plus cher que les machines à cartes perforées, si populaires alors. Au total, plus de 2000 exemplaires ont trouvé preneur. Si ces chiffres de vente surpassaient nettement ceux du 701 et de l'univac, on était alors très loin du nombre de machines à cartes perforées qu'ibm a vendu à la même période pour le monde de la finance. Bien que considéré comme très fiable suivant les standards de l'informatique, on retrouvait des lampes électroniques dans le 701, ce qui le rendait donc naturellement moins sûr que les propres tabulateurs électromécaniques de la même marque. Le prix du 701 était par ailleurs nettement supérieur à celui de ces machines. Enfin, les périphériques du 701 étaient considérés comme médiocres dans le meilleur des cas. Ceci explique pourquoi jusqu'à la fin des années 50, le fer de lance de la marque était la tabulatrice à cartes perforées IBM 407. Bon nombre de changements étaient nécessaires pour ravir la couronne à cette dernière : l'ordinateur avait besoin de meilleurs périphériques et se devait d'être plus fiable et plus rapide tout en coûtant moins cher. La machine qui suivante n'est pas l'ordinateur qui a finalement rendu l'ibm 407 obsolète (pas directement tout du moins), mais la plupart des technologies associées ouvrirent la voie. 10/36

11 Projet Whirlwind (tourbillon de vent) L'ironie entoure le projet Whirlwind : le budget de R&D a été explosé, le développement fut bien plus long que prévu et il n'a jamais été employé pour son but initial, mais il n'en est pas moins un des principaux accomplissements technologiques dans le domaine de l'informatique. En 1943, l'armée de l'air américaine confiait le projet Whirlwind à un ingénieur du MIT (Institut de technologie du Massachusetts), Jay Forrester, avec comme but la création d'un simulateur aérien pour entraîner les pilotes autrement que dans des conditions réelles. Cette finalité était lourde de sens, puisqu'elle nécessitait ce que l'on appelle maintenant un "système en temps réel" : le simulateur se devait de réagir assez rapidement pour être réaliste. Là où d'autres ingénieurs développaient des machines qui pouvaient traiter 1000 à instructions par seconde, Forrester devait quant à lui créer une machine capable d'un minimum de instructions à la seconde. En prime, sa fiabilité se devait d'être nettement supérieure à celle des autres machines de l'époque parce qu'il s'agissait d'un système en temps réel. Le projet traina pendant plusieurs années, bien après la fin de la seconde guerre mondiale. A cette époque, l'idée d'utiliser la machine comme simulateur de vol se dissipa pour laisser un doute planer quant à la raison d'être du projet. La situation changea lorsque l'urss devint la deuxième puissance à acquérir la bombe nucléaire, poussant les américains à améliorer un système de défense anti-aérien aussi daté qu'inefficace. Ceci impliquait entre autres la création de centres informatisés pour le commandement et le contrôle ; le projet Whirlwind avait donc une seconde vie et au vu des enjeux, le financement ne serait jamais un problème. 11/36

12 A l'opposé, la mémoire était bel et bien problématique. La ligne de délai à mercure était une solution bien trop lente, Forrester décida alors d'expérimenter une technologique prometteuse : les tubes de stockage électrostatiques. Premier problème, ceux-ci n'existaient pas encore, ce qui nécessita donc des travaux de développement considérables avant d'arriver à un produit fonctionnel. Après cette étape, second problème, ces tubes ne furent pas considérés comme fiables et leur capacité de stockage était très décevante. En conséquence, Forrester qui avait un souci permanent de trouver de meilleurs technologies commença à travailler sur ce qui s'appellerait plus tard "core memory" (mémoire centrale de l'ordinateur). Jay Forrester transmit ses travaux de recherche à un étudiant travaillant aussi pour ce projet, Bill Papian, lequel réalisa un prototype en 1951 et un échantillon fonctionnel qui remplaça la mémoire électrostatique en La mémoire centrale était très rapide, très fiable et ne nécessitait même pas de rafraîchissement électrique pour conserver ses valeurs. Nous aborderons de la mémoire centrale plus tard, mais signalons d'emblée qu'il s'agissait d'une découverte extrêmement importante qui devint le standard sur une quinzaine d'années. la mémoire centrale était la dernière pièce du puzzle. Finalisé en 1953, l'ordinateur fut déployé pour la première fois à cap Cod, une presqu'île située sur la côte Est des États- Unis. Bien qu'il ne put atteindre le niveau de performances attendu, il était tout de même capable de instructions par seconde, largement plus que n'importe quelle machine de l'époque. La technologie se vit transférée du MIT à IBM, chez qui la version commerciale fut rebaptisée IBM AN/FSQ-7 et rentra en production en Ces monstres comptaient tubes électroniques et pesaient plus de 250 tonnes, faisant d'eux les plus grands ordinateurs jamais conçus. En termes de consommation, ils nécessitaient la bagatelle d'un mégawatt, sans compter le refroidissement nécessaire. Le programme de surveillance des bombardiers (SAGE, Semi-Automatic Ground Environment) pour lequel il était donc finalement destiné devint entièrement opérationnel en Manque de chance, l'époque où le Whirlwind aurait pu trouver une utilité réelle était révolue vu qu'il avait été conçu pour surveiller des bombardiers, et que les missiles balistiques intercontinentaux (abrégé en ICBM, intercontinental ballistic missile) avaient vu le jour quelques années plus tôt. Alors que les usages du Whirlwind étaient flous, les évolutions et nouvelles technologies qu'il embarquait étaient extrêmement importantes : la mémoire centrale, mais aussi le développement des circuits imprimés, les composants de stockage massif, les graphismes générés par ordinateur (pour reproduire les avions), le système en temps réel et même le stylo optique. L'interconnexion de plusieurs ordinateurs de ce type donna aux américains un avantage considérable en matière d'expertise réseau et de technologies de communication numérique. Il avait même quelque chose qui peut manquer à certains dans les ordinateurs actuels : un allume-cigare et un cendrier intégrés! Au final, le projet Whirlwind justifieles quelques 8 milliards nécessaires à l'installation de SAGE, même si ce programme n'a jamais contribué à intercepter le moindre bombardier. 12/36

13 IBM 704 Annoncé en 1954, l'ibm 704 était le premier ordinateur commercialisé à grande échelle capable de gérer des opérations arithmétiques à virgule flottante automatisées, et le premier a reprendre la mémoire centrale magnétique qui avait été développée pour le Whirlwind. La mémoire centrale se matérialisait sous la formes de petites pièces métalliques en forme de donut, lesquelles étaient à peu près de la taille d'une tête d'épingle, reliées par des câbles permettant de les magnétiser en positif ou négatif en donnant une valeur logique de 0 ou 1. La mémoire centrale avait de nombreux avantages bien réels, à commencer par le fait que l'alimentation n'était pas nécessaire pour préserver ses données (un avantage qui ne s'est pas démenti par rapport à la mémoire actuelle). En outre, celle-ci permettait de vrais accès aléatoires, puisque tout emplacement mémoire était accessible aussi rapidement qu'un autre (exception faite des cas d'imbrication bien entendu), ce qui n'était pas le cas avec les composants précédents. La mémoire centrale était aussi bien plus rapide que les autres technologies avec un temps d'accès de 12 microsecondes. Mais il y avait peut-être encore plus important, à savoir la fiabilité nettement supérieure de l' IBM 704 sur ses concurrents. Pour le stockage à long terme, le 704 utilisait un tambour magnétique tandis que le stockage additionnel était géré par des bandes capables de contenir chacune cinq millions de caractères. Le 704 était assez rapide, avec une capacité de 4000 multiplications/divisions d'entiers par seconde. D'autre part il était aussi capable de faire de l'arithmétique à virgule flottante en natif et atteignait presque additions/soustractions à la seconde. Mieux encore, le 704 ajoutait des registres indexés qui non seulement accéléraient très nettement les branches, mais réduisaient aussi le temps de développement des programmes (vu que ceci devenait alors l'apanage des composants). 13/36

14 Le 704 a été le pionnier pour deux technologies majeures qui ne sont pas tombées en désuétude : les registres indexés et l'arithmétique à virgule flottante. Bien qu'elle aussi extrêmement utile grâce à une vitesse et fiabilité accrues, la mémoire centrale était une technologie de transition. IBM 1401 Si le 650 a permis à IBM de se faire un nom, le 1401 a été l'ordinateur qui a rendu les machines à cartes perforées obsolètes. Le 1401 est considéré dans l'industrie informatique comme étant l'équivalent de la Ford modèle T dans l'industrie automobile, vu que ses fonctionnalités ajoutées à un coût relativement faible a donné l'opportunité à de nombreuses entreprises de commencer leur informatisation. Sa popularité a propulsé IBM au rang d'entreprise dominante du secteur informatique de cette ère et pourtant, le 1401 n'était pas le modèle le plus grand ou le plus profitable de la marque. A vrai dire, le 1401 était parfois simplement ajouté à des modèles plus imposants dans le but de transférer les données de cartes perforées vers des bandes et d'imprimer. Cependant, pour la première fois, Le coût, la fiabilité et les fonctionnalités d'un ordinateur le rendaient très attractif pour bon nombre de clients. Par rapport que 650 qu'il remplaçait, le 1401 était en gros sept fois plus rapide, plus fiable et disposait d'un meilleur support technique. Mais le meilleur argument en sa faveur était peut-être une meilleure capacité en E/S : IBM a eu la clairvoyance de développer une machine qui réponde vraiment aux besoins des clients à un prix accessible. Le succès a même posé des problèmes à la marque parce qu'il lui a fallu gérer un flux de clients qui rendaient leurs machines comptables de location pour basculer sur un Il y eut donc beaucoup de problèmes à court terme, mais la situation avait été suffisamment prévue pour éviter une catastrophe. Nul doute que la réussite à long terme de ce nouveau business model informatique fit date. Qu'est-ce qui a donc conduit cet ordinateur à un tel succès? Mémoire principale, transistors, logiciels et imprimante étaient des avancées considérables, chacune d'entre elles constituant déjà une belle progression par rapport au 650. A l'arrivée, les ventes furent douze fois supérieures au prévisions d'ibm. 14/36

15 Nous avons déjà présenté la mémoire principale avec le 704 : ses vertus en termes de rapidité, fiabilité, haute capacité et faible consommation en ont fait une technologie clé. Le 704 était toutefois un ordinateur extrêmement cher, là où le 1401 a rendu cette technologie bien plus accessible. Aujourd'hui, nous savons tous ce que sont les transistors, mais à l'époque, il s'agissait d'un progrès par rapport aux technologies existantes au niveau de la fiabilité, des propriétés électriques, de la dissipation de la chaleur et du prix. L'approche holistique de la marque passait aussi par les logiciels : pour la première fois et ce gratuitement, IBM incluait des paquets logiciels pour les besoins les plus courants de ses clients plutôt que de les laisser développer leurs programmes. Il s'agit là d'une étape cruciale vu que le coût du développement interne était nettement réduit et permettait aux entreprises sans programmeurs de finalement tirer parti des ordinateurs. Curieusement, un des principaux avantages du 1401 était son imprimante : avec 600 lignes par seconde, la 1403 était quatre fois plus rapide que l'ibm 407 et se montrait aussi particulièrement fiable. Pour beaucoup, la 1403 était un prétexte pour acheter un système complet et ensuite revendre l'ordinateur qui l'accompagnait. Tout ceci explique pourquoi le 1401 a transformé l'industrie informatique : son succès tient non seulement à d'excellentes caractéristiques techniques, mais aussi à un prix assez faible pour l'époque, démarrant à 2500 $ par mois. Pour prendre la mesure du phénomène, il faut savoir qu'aux Etats-Unis, "IBM et les sept nains" fit alors allusion à l'industrie informatique. Oui, le 1401 était aussi réussi que cela. IBM 7090 Annoncé fin 1958, le 7090 était appelé à remplacer un 709 sur le déclin (dernier de la ligne 700 que nous avons déjà abordé). A bien des égards, on pouvait dire que le 7090 était en substance un 709 avec transistors au lieu de tubes électroniques. Cette transition se traduisait par de nombreux avantages, notamment en termes de vitesse d exécution et de fiabilité. 15/36

16 Le 7090 puis sa version améliorée, le 7094, étaient des serveurs classiques, puissants, gigantesques et extrêmement onéreux : environ $ dollars mensuels pour le 7090 dans sa version type, et ce sans compter les dépenses en électricité. Malgré sont coût, les performances de cette machine la rendaient tout de même très attractive : environ cinq à six fois plus rapide que le 709 qui l a précédé, capable de additions/soustractions, multiplications ou encore divisions à la seconde. Le 7094, annoncé en 1962 était lui capable de additions/soustractions, multiplications et divisions par seconde. En outre, sa mémoire centrale accueillait termes en 36 bits. Toutefois, au-delà de l implémentation des dernières technologies (mémoire centrale, RAMAC, transistors etc.), du gain conséquent en vitesse de calcul, consommation et fiabilité, le 7094 n était pas très différent de son prédécesseur sur un plan fonctionnel. Les tâches étaient traitées par lot sur des rouleaux de bandes, après quoi les résultats étaient retournés au programmeur. Si la performance, capacité et fiabilité de ces machines étaient impressionnantes (principalement grâce à l adoption des transistors et d autres nouvelles technologies), les considérer comme révolutionnaires serait abusif. IBM 7030 L IBM 7030 a quelque chose de paradoxal : considéré comme l ordinateur le plus puissant du marché jusqu à trois ans après sa sortie, il embarquait de nouvelles technologies dont une bonne partie sont encore utilisées aujourd hui. Malgré cela, IBM l a considéré comme un échec au point de réduire son prix avant de le mettre rapidement en fin de vie avec une perte de 20 millions de dollars à la clé. Comment a-ton pu en arriver là? 16/36

17 En 1956, le laboratoire scientifique de Los Alamos (LANL) attribua un contrat à IBM pour la construction d un supercalculateur. L objectif était alors d arriver à des performances 100 fois supérieures à celles de l IBM 704, plutôt ambitieux donc. En 1961, le 7030 surpassait effectivement le 704, mais le rapport allait jusqu à 38 pour 1. Au vu des performances «décevantes» IBM s est alors vu contraint de baisser le prix de la machine de 13,7 M $ à seulement 7,78 M $, entrainant donc des pertes sur chaque exemplaire produit. Après avoir rempli ses obligations contractuelles, IBM retira le 7030 du marché sur un constat décevant d un échec. Mais était-ce vraiment le cas? Non seulement cette machine affichait des performances très en avance sur leur temps (0,5 MIPS), mais en plus les technologies embarquées sont comparables à une cartographie de l informatique moderne : préchargement des instructions et des opérandes, calcul arithmétique parallèle. Le 7030 disposait aussi d un module (7619) en charge de répartir les données de la mémoire centrale vers les périphériques externes comme les bandes magnétiques, les consoles d impression et les machines à lire/perforer des cartes. On tenait là le précurseur de la fonctionnalité DMA (Direct Memory Access) que nous connaissons aujourd hui, bien que les canaux du serveur étaient eux-mêmes des processeurs et à ce titre, supérieurs au DMA. Le 7030 embarquait aussi des instructions d interruption, de protection, d entrelacement et des tampons d écriture pour la mémoire et même l exécution spéculative des commandes. Il faut aussi ajouter une forme limitée d exécution dans le désordre plus connue sous le nom d instruction spéculative pré-exécution. On aura donc deviné que l architecture du processeur était en pipeline. Les programmes étaient presque aussi impressionnants : le 7030 a servi pour le développement de bombes nucléaires, la météorologie, la sécurité nationale américaine ainsi que les premières missions spatiales Apollo. A l époque, seul le 7030 en était capable vu sa quantité de mémoire hallucinante ( termes en 64 bits) et sa vitesse de calcul sans précédent. En effet, il pouvait effectuer plus de calculs en virgule flottante par seconde et plus de multiplications. Le module d indexation pouvait accueillir jusqu à six instructions en simultané, tandis que le module d arithmétique parallèle et de calcul par anticipation pouvait en gérer cinq, soit un total de onze instructions. Comparé à l excellent 7090 sorti à la même époque, le 7030 faisait systématiquement huit à dix fois mieux suivant le type d instructions. En bref, le 7030 a certes eu une existence assez brève mais très utile, puisque sa technologie est encore utilisée de nos jours et qu il a eu un impact majeur sur la famille System/360 dont le nom n est plus à faire. Le 7030 pourrait donc tout à fait être considéré comme l ordinateur le plus marquant de l histoire des serveurs, et pourtant, ce fut un échec sur le plan commercial. Un beau paradoxe donc. 17/36

18 B 5000 Arrivé à ce stade, il y en a sûrement plus d un qui sera tenté à juste titre de nous rappeler qu IBM n était pas le seul fabricant d ordinateurs depuis l UNIVAC. Voyons donc maintenant une machine de Burroughs, le B Annoncé en 1961, le fait marquant est qu UNISYS (Burroughs et Sperry ayant fusionné en 1986) continue le support logiciel du B 5000 à ce jour! Le B 5000 a été développé pour des langages de haut niveau, COBOL et ALGOL. Pour être plus précis, le langage de la machine a été conçu pour permettre une traduction facile depuis les langages de haut niveau. Il embarquait une pile mémoire (Hardware Stack), la segmentation et de nombreux descripteurs pour l accès aux données. Les descripteurs avaient de nombreux usages, parmi lesquels la détection de variables au sein d une plage de données pour les composants, la distinction entre chaînes de caractères et tableaux de mots, l assouplissement de l allocation dynamique des tableaux, indiquer la taille des caractères et ceci en mémoire centrale comme ailleurs. Quelle utilité? La mémoire virtuelle. Le B 5000 est tout simplement le premier ordinateur commercial doté de cette technologie. De plus, le B 5000 supportait le multitâche et la multiprogrammation, même avec ALGOL et COBOL. Le MCP (Master Control Program), nom du système d exploitation, prenait en charge les tâches mémoire et entrées/sorties, la segmentation des programmes, les liaisons de sous-programmes et l organisation des tâches, ce qui libérait les programmeurs de toutes ces activités ennuyeuses et chronophages. Le B 5000 fit aussi la fierté de Burroughs de par sa nature modulaire : il pouvait être agrandi ou compacté, sans avoir à «reprogrammer» toute la machine à grands frais. 18/36

19 Cependant, le B 5000 n a pas eu le même succès que les serveurs IBM et à vrai dire, c était la machine que tout le monde apprécie mais que personne n achète. Il reste que sa conception était simple et efficace. Son but était de résoudre les problèmes en fonction des interactions humaines avec la machine par opposition à la vitesse d exécution pour la vitesse d exécution. Mais l essentiel réside peut-être dans les nouvelles technologies qu il embarquait comme la mémoire virtuelle et le multitâche, incontournables dans les ordinateurs actuels, dont certains assurent encore le support logiciel de cette architecture, 48 ans après son lancement. UNIVAC 1107 Si IBM mérite des louanges pour les innovations apportées par le 7030, le n 2 mondial de l époque (Remington Rand) s affairait alors autour de l UNIVAC Le principal accomplissement avec cet ordinateur est l utilisation de mémoire en couches minces (Thin film). Le temps d accès de 300 nanosecondes et les 600 nanosecondes nécessaires pour un cycle complet le rendaient extrêmement rapide à son lancement en Cependant, la mémoire en couches minces ne remplaça pas la mémoire système, laquelle demandait environ 2 microsecondes pour un cycle complet, vu que celle-ci était plutôt utilisée pour fournir de multiples accumulateurs, indexes de registres et registres de contrôle entrées/sorties. Outre une meilleure vitesse d exécution, ceci permettait un meilleur parallélisme au final. La mémoire en couche (également appelée mémoire contrôle vu son usage) permettait de contenir 128 termes 36 bits. On ne considérerait plus du tout ceci comme de la mémoire avec les standards actuels, mais une partie intégrante du processeur à l image des registres, bien qu il s agisse de mémoire interne très rapide dans les deux cas. Une des différences réside dans le fait qu on accédait aux registres de contrôle mémoire avec une adresse mémoire et non pas un nom de registre, mais seulement avec des désignateurs d instructions spéciales ou lorsque l on se réfèrerait à l exécution d une adresse. Si l accès aux adresses se faisait différemment, celles-ci étaient alors tracées vers la mémoire centrale. Curieusement, le traçage de la mémoire pour les premiers 128 octets dépendait donc du contexte. 19/36

20 Si la mémoire en couches minces était certainement la plus grande innovation, d autres fonctionnalités méritent le détour, à commencer par des termes utilisables de 36 bits. Les caractères étaient eux exprimés en 6 bits. Les banques mémoire étaient entrelacées de manière à ce que, dans le cas de multiples lectures à partir de plusieurs banques mémoire, le temps d accès ne soit que d 1,8 milliseconde. Si le terme était dans la même banque, le temps d accès passait alors à 4 microsecondes, mais cette probabilité étant plus réduite, la moyenne se situait vers les 2 microsecondes. Le 1107 contenait aussi seize canaux d entrée et seize canaux de sortie, lesquels pouvaient tous être utilisés en simultané pour gérer un maximum de termes à la seconde. Le stockage principal de la machine était assuré par 1 à 8 tambours magnétiques, chacun capable de contenir de à termes, conférant ainsi à l UNIVAC 1107 une capacité énorme : plus de 94 millions de termes 36 bits (ou plus d un demimilliard de signes en stockage). L UNIVAC 1107 était clairement une machine réussie, mais la série d ordinateurs qu il a initié est encore plus importante. Bien que la série 1100 de l UNIVAC n ait jamais atteint les ventes des ordinateurs IBM qui lui ont succédé, son support logiciel est encore assuré aujourd hui et Remington Rand a pu devenir grâce à elle le deuxième groupe mondial du secteur. Sur ce, retournons du côté d IBM. IBM System/360 La première machine qui vient à l esprit en matière d histoire des serveurs est un des IBM 360, probablement l architecture informatique la plus importante crée jusqu ici. A bien des égards, celle-ci est comparable aux processeurs 8086 dans le sens où tous deux instaurèrent un nouveau standard pour l industrie avant d engendrer une lignée de descendants, laquelle est encore florissante de nos jours. A contrario, IBM comptait frapper fort dès le début avec le 360, tandis que le 8086 a pris une importance que son créateur ne pouvait pas prévoir. Comme vous le savez peut-être, Intel a même essayé de tuer ce jeu d instructions avec l Itanium. 20/36