Naissance Ordi Txt[1]

Exercice de mise en page rationnelle d’un long document Informatique 1re année

Morges, le 2 Avril 2009

Sophie De Luze

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Naissance de l'ordinateur............................................................................................................3 La longue marche des machines à calculer.............................................................................3 L'histoire des machines à calcul..........................................................................................4 Les moulins à chiffres.........................................................................................................5 Programmation : une longue histoire......................................................................................6 Le codage binaire................................................................................................................6 L'invention de la programmation........................................................................................7 Les pères fondateurs................................................................................................................8

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Naissance de l'ordinateur

L

e principe de l'ordinateur est inventé en 1945, mais l'origine de

l'informatique plonge dans la nuit des temps. La préhistoire de l'informatique commence sans doute au moment où un berger anonyme entreprend de compter son troupeau et de graver sur un os le nombre des bêtes qu'il possède. Elle se poursuit quand le scribe d'une cité-État de Mésopotamie, quatre milles ans avant Jésus-Christ, se sert de signes gravés sur des tablettes d'argile séchée pour designer la quantité des biens stockés dans les greniers royaux. L'ordinateur est une machine complexe, il sert à faire des calculs et plus généralement à traiter de l'information; en outre, c'est une machine entièrement automatique. L'ordinateur plonge donc ses racines dans trois traditions distinctes. Il hérite d'abord de la longue tradition des machines à calcul, depuis le boulier jusqu'aux grands calculateurs modernes. Il se rattache ensuite à l'univers très ancien du codage et de la cryptographie. Enfin, il est l'aboutissement du désir de l'homme de construire des automates qui soient de plus en plus à son image. La longue marche des machines à calculer Le souci de calculer, très ancien, est probablement lié au développement économique et à l'accumulation des biens matériels. Il est peut-être lié aussi à des préoccupations astronomiques et religieuses. Le besoin d'un outil facilitant des calculs de plus en plus vastes s'est sans doute fait rapidement sentir. Curieusement, la plupart des anciens outils qui permettaient à l'homme de faire ces calculs sont encore utilisés de nos jours. «Compter sur ses doigts» fut pendant longtemps un mode très sophistiqué de calcul. On se sert de ses doigts, mais aussi d'autres parties du corps, pour mémoriser des chiffres, jusqu'à plusieurs milliers d'unités, et faire des opérations. Une tradition orientale encore en vigueur il y a peu de temps consiste, pour les partenaires d'une transaction commerciale, à se toucher la main à l'abri d'un vêtement pour convenir du montant d'une vente. L'auxiliaire de calcul le plus répandu à la fois dans l'espace et dans le temps est sans doute le boulier. Encore largement utilisé de nos jours, le boulier a probablement été inventé dans l'Antiquité au Moyen-Orient. Contrairement à 3

une opinion répandue, un boulier utilisé par une personne expérimentée est un moyen de calcul très rapide. Lors d'un concours organisé au Japon en 1945, un militaire américain employé dans les services financiers de l'armée d'occupation était opposé à un employé japonais. Le premier disposait d'une machine à calculer électrique de bureau, le second d'un simple boulier japonais (soroban). Le Japonais gagna quatre épreuves et l'Américain seulement une ! Les Incas utilisaient un système de cordelettes nouées pour mémoriser les chiffres. Cette méthode est encore utilisée de nos jours dans certaines régions d'Amérique latine. De la même façon, les entailles sur des morceaux de bois, procédé remontant sans doute à la préhistoire, étaient encore utilisées par l'administration anglaise au XIXe siècle et demeuraient en usage il y a peu de temps dans certaines campagnes françaises. Tous les inventeurs de machines à calcul dont nous avons pu conserver les témoignages évoquent le caractère fastidieux et répétitif des opérations arithmétiques lorsqu'elles sont faites à la main. L'acte d'invention est ici motivé par la volonté de faire réaliser par une machine ces opérations. Leibniz, l'inventeur de la première "machine à multiplier", disait lui-même : «Il est indigne d'hommes remarquables de perdre des heures à un travail d'esclave, le calcul, qui pourrait fort bien être confié à n'importe qui, avec l'aide de machines.»

L'histoire des machines à calcul

L'abaque des Romains et le boulier sont les premières inventions systématiquement utilisées dans le domaine du calcul. Il ne s'agit pas à proprement parler de "machines" mais plutôt d'"outils", car ils prolongent la main. Sur l'abaque, des cailloux (calculi en latin) sont disposés le long de rainures gravées sur une planche de bois ou de marbre. Une rainure représente les unités, la suivante les dizaines, la troisième les centaines, et ainsi de suite. Le boulier utilise le même principe, mais les cailloux sont bien ronds et enfilés sur des tringles, elles-mêmes fixées sur un cadre en bois. Malgré la souplesse et

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la rapidité qu'autorise un tel dispositif, c'est toujours l'homme qui fait les opérations "à la main". L'étape suivante va être franchie grâce au développement des arts mécaniques. L'Allemand Wilhelm Schieckard (1592-1635), puis le Français Blaise Pascal (1623-1662) ont l'idée de créer une machine qui réalise d'elle-même les calculs. Il suffit simplement de lui indiquer les chiffres, puis l'opération à faire. Grâce à un système de roues dentées (très difficile à construire à l'époque), la machine additionne ou soustrait elle-même les chiffres fournis. Pascal invente sa machine à l'âge de dix-huit ans pour, dit-on, soulager la peine de son père. Celui-ci est en effet "commissaire de l'impôt" (percepteur) à Rouen. Il consacre de longues heures de travail fastidieuses aux comptes qu'exige sa charge. Son fils met au point une machine nommée "pascaline" pour lui venir en aide. Cinquante exemplaires de sa machine sont finalement fabriqués. Après lui, Leibniz (1646-1716) construit une machine qui non seulement additionne et soustrait, mais également effectue des multiplications et des divisions. La voie des machines modernes est ouverte. Un Français, Thomas de Colmar (1785-1870), s'inspirant de la machine de Leibniz, met au point une machine enfin pratique et d'usage facile. 1'500 exemplaires de cette machine portable, qui obtient une médaille d'or à l'exposition de Paris en 1855, sont finalement vendus. Cette machine inaugure le développement des calculateurs de bureau, très répandus dans le commerce et l'industrie. Les moulins à chiffres

Parallèlement à ces machines, en usage surtout dans les entreprises, les inventeurs s'attachèrent à construire des machines pour les besoins du calcul scientifique. Au XIXe siècle, le gouvernement anglais finança la construction par Charles Babbage (1792-1871) de deux grandes machines, appelées "moulins à chiffres". Malheureusement, si la théorie était bonne, les possibilités techniques n'étaient pas au rendez-vous et les machines de Babbage ne fonctionnèrent jamais. Cependant, Babbage est considéré par beaucoup comme un précurseur de l'informatique, mais l'architecture de sa "machine analytique" est plus proche des derniers grands calculateurs que de l'ordinateur. Au milieu du XXe siècle, ingénieurs et scientifiques s'attelèrent à la construction de gigantesques machines à calculer. Certaines d'entre elles occupaient tout un hangar. On utilisa d'abord des composants issus des techniques du téléphone. Cela permit notamment de commander des calculs à distance, par l'intermédiaire de lignes téléphoniques. La plus fameuse machine de ce type fut la "Harvard Mark 1", construite aux Etats-Unis au début des années quarante. Construite sur la base des plans de Babbage par Howard H. Aiken (1900-1973), cette machine

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mesurait 16 mètres de long, pesait 5 tonnes et comprenait 800'000 éléments. Elle était 100 fois plus rapide que les calculateurs de bureau disponibles à l'époque. En 1943 débuta la construction d'une machine utilisant les tubes à vide. Il s'agit d'une technologie électronique, beaucoup plus rapide que les composants téléphoniques. Ce calculateur, nommé ENIAC, est destiné à calculer des trajectoires de projectiles pour l'armée américaine qui fait alors la guerre en Europe et dans le Pacifique. D'un poids de 30 tonnes et comportant 17'468 tubes à vide, cette machine additionne 5'000 nombres ensemble en une seconde, ce qui constitue une performance unique pour l'époque. Bien qu'elle utilise des composants électroniques, cette machine ne peut toutefois pas être assimilée à un ordinateur. L'ENIAC est le dernier des grands calculateurs. Ce n'était pas un ordinateur, car il n'était pas véritablement automatique et il n'utilisait pas de programme interne. Avec l'ENIAC une tradition aboutissait, celle des grands calculateurs, et une autre, celle des ordinateurs, allait commencer. Programmation : une longue histoire L'ordinateur permet de faire des calculs et plus généralement de traiter des informations de façon automatique et grâce à un programme enregistré. L'informatique est d'ailleurs considérée comme la "science du traitement de l'information". […] Aujourd'hui, le mot "information" a une multiplicité de sens. Pour les journalistes, l'information, c'est l'événement qui survient et dont ils doivent rendre compte. Pour les informaticiens, l'information est la matière première que les ordinateurs traitent. Pour les premiers, l'information a comme support des images, du texte, des reportages, des articles. Pour les seconds, l'information a un support binaire et elle est transcrite grâce à un programme. Le codage binaire

L'invention du codage binaire est assez ancienne. On a trouvé des traces d'une mathématique utilisant le principe de la paire, pour l'addition et la multiplication, à la fois en Egypte, au Moyen-Orient et en Chine. On a retrouvé en Chine des documents vieux de 4'500 ans qui sont la preuve de la découverte, à cette époque, sous le règne de l'empereur Fou-Hi, des vertus du système numérique binaire. L'Occident doit attendre le XVIe siècle pour découvrir à son tour les vertus du langage binaire. L'une des premières utilisations systématiques connues est celle de Francis Bacon (1561-1626). Bacon rêve à un moyen simple de transmettre la pensée à distance, moyen qui ne présenterait que deux états possibles (cloche, tir de mousquet, trompettes, etc.). Bacon invente finalement un système de codage 6

des messages qui permet d'en cacher le sens. Une lettre envoyée pouvait ainsi être cryptée. Le code de Francis Bacon utilisait les symboles a et b (équivalent au 0 et au 1 des codes binaires modernes) pour représenter les 24 lettres de l'alphabet de l'époque au moyen de groupements de cinq symboles Le code de Francis Bacon utilisait les symboles a et b (équivalent au 0 et au 1 des codes binaires modernes) pour représenter les 24 lettres de l'alphabet de l'époque au moyen de groupements de cinq symboles

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… Leibniz, dont nous avons vu qu'il avait construit une machine à calculer perfectionnée, découvre lui aussi l'importance du langage binaire. Mis au courant des anciens travaux chinois sur la question, le philosophe voit dans le binaire la base d'un langage universel. «J'ai trouvé cette chose étonnante, disaitil, on peut représenter par les nombres toutes sortes de vérité, (jusqu'à) l'analyse générale des connaissances humaines.» Plus tard le mathématicien anglais George Boole (1815-1864) construit sur une base binaire une algèbre remarquable d'élégance et de simplicité. Avec lui la logique moderne était née. Son algèbre permet le traitement des symboles grâce des fonctions comme «et...», «ou...» et «non...». Cette algèbre servira beaucoup aux premiers informaticiens pour développer leurs outils de programmation. L'invention de la programmation

Le binaire trouve une première application dans l'industrie avec les machines utilisant le principe du «carton perforé». Le tissage des étoffes façonnées est en partie automatisé par le Français Joseph–Marie Jacquard (1752-1834). Celui se 7

sert de l'ancêtre des cartes perforées pour fixer un programme d'exécution à la machine, qui est codée en binaire. Le premier véritable dispositif moderne pour traiter l'information est sans doute la machine de l'Américain Hermann Hollerith (1860-1929). Celui-ci projette de construire — et de vendre — un dispositif qui permettrait d'effectuer rapidement et en partie automatiquement toutes les opérations associées au recensement de la population. La machine d'Hollerith constitue le point de départ de la famille des machines mécanographiques Son inventeur crée la "Tabulating Business Machine", qui deviendra plus tard IBM. Les machines mécanographiques seront progressivement remplacées par les ordinateurs qui sont, eux, entièrement automatiques.

Les pères fondateurs Le premier à imaginer une machine capable de résoudre elle-même tous les problèmes calculables dans un langage logique est le jeune mathématicien anglais Alan Turing. Alan Turing Brillant logicien, fasciné par les problèmes de codage et de décodage des informations en mathématiques et en biologie. Les Britanniques utilisèrent ses services durant la seconde guerre mondiale où il parvint à rendre un système allemand très sophistiqué transparent pour les Alliés. Figure 1 Turing

Norbert Wiener ................1894-1964 .....................................Américain • John von Neumann ..........1903-1957 .....................................Américain • Alan Turing......................1912-1954 ..........................................Anglais •

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