Historique des systèmes informatiques

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1 Définitions Le mot "informatique": composé des mots information et électronique. Académie française en 1967 : " Science du traitement rationnel, notamment à l'aide de machines automatiques, de l'information, considérée comme le support de connaissances dans les domaines scientifique, économique et social. ". Le mot "ordinateur": en 1955 proposé par un professeur de lettres pour traduire l'expression " electronic data processing machine " ( " machine électronique de traitement des données " ). En 1967 l'académie française définit l'ordinateur: " Une machine automatique qui permet d'effectuer, dans le cadre de programmes de structure pré-établie, des ensembles d'opérations arithmétiques et logiques à des fins scientifiques, administratives ou comptables. ". L1 SPI / UEc263 /

2 Apparition du calcul Préhistoire : Nécessité pour compter le bétail, les récoltes, utilisation d entailles sur du bois, des pierres, des cailloux («calculi»), ses doigts Antiquité : chaque civilisation (Grecs, Romains, Chinois, Arabes ) a développé ses systèmes de numération et ses méthodes pour compter et calculer Puis sont apparus les outils d aide aux calculs le boulier chinois, les abaques L1 SPI / UEc263 /

3 Premiers calculateurs mécaniques XVI ème et XVII ème siècle 1620, Oughtred : règle à calcul 1623, Schickard : machine à calculer à l aide de pignons et de roues dentées 1642, Pascal : la pascaline réalisait des additions et soustractions de 6 chiffres 1673, Leibniz ajoute la multiplication et la division La machine de Leibniz L1 SPI / UEc263 /

4 Premières machines programmables XVIII ème et XIX ème siècle 1725, Bouchon et 1728, Falcon : programmation d un métier à tisser à l aide d un ruban perforé ou d une planchette de bois trouée 1805, Jacquard perfectionne et commercialise les métiers à tisser programmables à l aide de cartes perforées 1832, Babbage construit la machine à différences pour calculer les tables de navigation maritimes 1834, Babbage conçoit la machine analytique, capable de réaliser plusieurs taches: la notion de programme est née (avec Ada Lovelace) L1 SPI / UEc263 /

5 Premiers calculateurs La Pascaline La machine de Babbage L1 SPI / UEc263 /

6 Premières machines programmables XX ème siècle 1936, Turing invente le concept de programmation 1940, Stibitz et Williams conçoivent le Model I : calculateur à base de relais téléphoniques 1941, Zuse construit le Z3 : 2600 relais de téléphone, programmes sur bandes magnétiques, arithmétique binaire et nombres à virgule flottante. Réalisait 4 additions par seconde, 15 multiplications par minute 1944, Harvard Mark I chez IBM : 5 tonnes, 37 m2. plusieurs calculateurs en parallèle. Calculs en décimal, inspiré de la machine analytique de Babbage L1 SPI / UEc263 /

7 1 ère génération d ordinateurs ( ) :tubes à vide 2 nde guerre mondiale : Recherches au Royaume uni et en Pologne pour concevoir les machines pour décripter la machine de chiffrement Enigma. Turing et Newman à l origine de Colussus, 1 ère machine totalement électronique : 2000 tubes à vide, lisait des rubans perforés à la vitesse de 5000 car/sec : ENIAC, construite par Maughly et Eckert, commandée en 1942 par l armée américaine pour faire des calculs de balistique tubes à vide, 30 tonnes, 72 m2, consommation 150 kw, fréquence 100 khz, programmation à l aide de 6000 interrupteurs, add/s ou 350 mul/s 1945, Von Neumann: concepts capitaux pour la conception des ordinateurs: Utilisation du codage binaire au lieu de décimal Stockage en mémoire du programme au même titre que les données Instructions du programme exécutées par défaut en séquentiel mais possibilité de modifier l ordre d exécution à l aide d instructions de saut 1955, IBM704: 1 er ordinateur commercial, 123 machines vendues instructions/s L1 SPI / UEc263 /

8 Historique des systèmes informatiques L ENIAC L1 SPI / UEc263 /

9 2 ème génération d ordinateurs ( ) :transistors 1947 : Invention du transistor : composant électronique qui peut jouer le rôle d un interrupteur commandé électriquement. Robuste, fiable, économique, rapide et consommant peu : IBM 7000, 1 er ordinateur à base de transistor 1960, DEC PDP-1: 1 er ordinateur interactif, a lancé le concept de miniordinateur opérations/s $( la machine IBM vaut plusieurs millions de $) 1964, DEC PDP-8: 1 MHz, 1ère série commerciale et 1 ère à être équipée d un écran ; machines vendues $ Et aussi: 1955, Wilkes invente la micro-programmation : jeu d instructions du processeur 1956, IBM, 1 er disque dur, le Ramac , Backus chez IBM crée le 1 er compilateur de langage de haut niveau: Fortran 1963, la souris 1964, le BASIC L1 SPI / UEc263 /

10 3 ème génération d ordinateurs ( ) : les circuits intégrés Circuits intégrés: 1958, J.Kilby chez Texas Instrument. Ils permettent de placer un nombre important de transistor sur une même puce de silicium Début de la montée en puissance et de la miniaturisation 1971, Intel 4004 : premier micro processeur commercialisé. Avec 2300 transistors et une puissance d exécution de opérations par seconde à une fréquence de 108 khz, il est comparable à l ENIAC Et aussi 1969: Système Unix ( Thomson et Ritchie) 1972: langage C ( Kernighan et Ritchie) 1976: premier supercalculateur : Cray I 1976: fondation d Apple L1 SPI / UEc263 /

11 Tubes à vide Du tube à vide au circuit intégré 1 er Transistor er Transistor à circuit intégré L1 SPI / UEc263 /

12 4 ème génération d ordinateurs ( ) : les microordinateurs Intégration de plus en plus poussée : VLSI ( -> loi de Moore) 1971, ( gravure 10 µm, 108kHz, 4 bits) 1987, ( gravure 3 µm, 5 MHz, 16 bits, 0,33 Mips) 1993, Pentium 3,1 M ( gravure 500 nm, 150 MHz, 32 bits, 100 Mips) 2001, Pentium 4 42 M ( gravure 180 nm, 1,3 GHz, 32 bits, 1,7 Gips) 2006, Core 2 Duo 291 M ( gravure 65 nm, 2,4 GHz, 64 bits, 22 Gips) 2010, Core i7 Gulftown 1,17 Milliards (gravure 32 nm, 3,3 GHz, 64 bits, 147 Gips) 1981 : IBM-PC avec Microsoft MS-DOS: coût abordable pour les particuliers Et aussi : 1982: protocole TCP/IP et Internet , Microsoft Windows 1989: ordinateurs connectés à Internet 1991: protocole http er navigateur Internet : Mozaic 1996: 10 millions d ordinateurs connectés à Internet , langage java L1 SPI / UEc263 /

13 Fabrication des circuits intégrés VLSI L1 SPI / UEc263 /

14 Quelques supercalculateurs Mira d IBM 10 petaflops Laboratoire National Argonne du Département de l Energie americain Blue Gene/P d IBM 23,4 teraflops Projet BlueBrain de l EPFL pour créer un cerveau synthétique L1 SPI / UEc263 /

15 Et maintenant Intégration toujours? Exprimée en 1965 par Gordon Moore, co-fondateur d'intel, la «Loi de Moore" qui annonçait un doublement du nombre de transistors sur une puce tous les 18 mois était toujours d actualité 40 ans après mais jusqu à quand? Dans les faits, plutôt 24 mois L1 SPI / UEc263 /

16 Et maintenant Les circuits sont actuellement dessinés avec une finesse extrême, quelques dizaines de fois la taille des atomes. A cette échelle, des phénomènes physiques particuliers ( mécanique quantique) apparaissent et perturbent le fonctionnement des transistors et des fils. Et la diminution de la taille de la gravure du silicium commence à couter trop cher! En parallèle, évolution des composants de stockage En 1979, disque dur IBM de 250 Mo, 250 kg, 10000$ En 2010, carte flash microsd, 16 Go, 4g, 10$ L1 SPI / UEc263 /

17 Et maintenant Voies pour le futur : Puces en 3D? Nanotube carbone? Transistor moléculaire? Transistor à spin? Photons? bioélectronique de synthèse? Utilisation de l ADN pour stocker des informations Ordinateur quantique ou les qubits! Puissance incroyable pour les algorithmes massivement parallèles 2013 le D-Wave qubits L1 SPI / UEc263 /