Historiques et

1
Historiques et évolution des ordinateurs
2
Repères historiques

• Les premiers registres
• - Abaque première tablette à calculer en
  Mésopotamie
• - Boulier vers 3500 av. J.C en Chine
• Pas damélioration jusquau 17ème siècle.
• 1614 John Napier (Écosse) découvre les
  logarithmes multiplications et la division
  transformées en une successions dadditions.

3

• 1620 mise en œuvre de cette invention au moyen
  de la règle à calcul.
• Les machines à calculer
• 1623 machine de Schickard (Allemagne)
  fonctionnement mécanique basé sur le principe de
  tiges proportionnelles aux logarithmes des
  nombres impliqués dans
• ces opérations.

4

• 1643 Pascaline de
• Pascal (France)
• fonctionnement
• mécanique à système de roues
• à ergot.
• Additions soustractions
• et faisait aussi des reports

5
                                

• 1673 amélioration de la
• Pascaline par Leibniz
• (Allemagne). Effectue les
• quatre opérations de base
• extraction de racines carrées.
• Non construite faute
• de moyens financiers.

6

• Machines à cartes perforées
• 1801 industrie de textile (France) Jacquard et
  Falcon

7

• 1887 Hollerith (USA) machine à lire des cartes
  (CENSUS MACHINE).

8
Ordinateur primitif 1830 Charles Babbage
machine à différences- utilise les principes de
report de la Pascaline combinés avec les cartes
perforées de Jacquard
9

• 1834 Charles Babbage- machine analytique-
  système de numération décimal accepte des
  nombres de 50 chiffres en résultat, un nombre de
  100 chiffres (imprimé cartes perforées courbe)-
  projet non finalisé.
• Cette machine réunissait déjà des fonctions
  automatiques essentielles mémoire- dispositifs
  de calcul- fonction de commande et
  dentrée-sortie

10
La machine analytique de C. Babbage
11

• 1930 L'Enigma et les Bombes Composée d'un
  clavier, de 26 lampes pour représenter l'alphabet
  et généralement de 3 rotors, l'énigma était
  destinée à l'origine à crypter des documents
  d'affaires.
• 1939 ABC par J. ATANASHOFF et Clifford BERRY. Ce
  calculateur, a été le premier à utiliser le
  système binaire et était capable de résoudre des
  équations à 29 variables.

12

• 1943 Harvard MARK 1 par H. AIKEN. Cette machine,
  construite en collaboration avec IBM, utilise un
  principe inspiré par les travaux de C. BABBAGE.
  Composée de 765 299 éléments, elle pesait 5
  tonnes et avait besoin de plusieurs tonnes de
  glace par jour pour la refroidir. Ses
  performances et sa fiabilité étaient remarquables
  mais elle ne pouvait effectuer aucun saut
  conditionnel.

13

• 1946 ENIAC, par J. ECKERT et J. MAUCHLY
• (Electronic Numerical Integrator and Computer)
  Commandé par l'armée par l'armée des États-Unis
  en 1943 pour effectuer les calculs de balistique,
  il remplaçait 200 personnes chargées auparavant
  de calculer les tables de tir.

14
ENIAC pesait 30 tonnes
15
Disposé en une sorte de U de 6 mètres de largeur
par 12 mètres de longueur
16

• 1948 Manchester Mark 1 (ou Ferranti Mark I) ce
  prototype est le premier à disposer d'une unité
  de commande interne et à suivre un programme
  enregistré. C'est sur cette machine de 1300 tubes
  qu'est utilisée pour la première fois la mémoire
  à tubes Williams.

17

• 1949 EDSAC, par Maurice WILKES (Electronic
  Delay Storage Automatic Computer) Cet ordinateur
  numérique et électronique est basé sur
  l'architecture de J. Von NEUMANN. Composé de 3000
  tubes et consommant 30KW, il utilise une mémoire
  de type "lignes de retard à mercure". Il s'agit
  d'une machine parfaitement opérationnelle qui a
  été construite dans un laboratoire de
  l'Université de Cambridge en Angleterre.

18

• 1959 IBM 1401 Utilisant des transistors et des
  mémoire à tores de ferrite, fourni avec un
  générateur d'applications (RPG) destiné à en
  faciliter l'utilisation, cet ordinateur a marqué
  une étape dans l'ère de la comptabilité.
  L'imprimante (1403) associée était d'une rapidité
  exceptionnelle (600 lignes par minutes !). IBM
  avait tablé sur un millier de ventes... plus de
  12 000 exemplaires seront vendus

19

• 1964 IBM System/360 Alors que tous ses
  ordinateurs utilisaient des architectures et
  logiciels incompatibles entre eux, IBM décida
  d'investir plusieurs millions de dollars et de
  développer une gamme entièrement nouvelle 6
  ordinateurs et 44 périphériques, ayant des
  capacités différentes mais tous compatibles entre
  eux. La technologie utilisée, loin d'être
  innovante, était transistors et mémoire à tores.

20

• 1965 Premier mini-ordinateur diffusé
  massivement PDP-8 de DEC
• 1973 Micral-N de R2E
• C'est le premier micro-ordinateur du monde, il a
  été inventé par A. TRUONG, fondateur de R2E, une
  petite société Française

21

• 1973 l'Alto (renommé Xerox Star en 1981) de
  XEROX
• Ce prototype, pensé pour devenir le bureau du
  futur, est un condensé des idées proposées par
  les chercheurs réunis par XEROX au Palo-Alto
  Research Center (PARC). Il est le premier à
  introduire l'idée de fenêtres et d'icônes que
  l'on peut gérer grâce à une souris.
  Principalement, en raison de son coût, cet
  ordinateur ne connaîtra qu'un succès d'estime

22

• 1975 Altair 8800 de ED. ROBERTS (MITS) Il est
  considéré par les Américains comme le premier
  micro-ordinateur du monde, bien que ce soit le
  Micral-N. Cependant, c'est pour l'Altair que sera
  le premier BASIC Microsoft.
• 1976 CRAY I Créé par Saymour CRAY, c'est le
  premier ordinateur à architecture vectorielle
  (parallèle).

23

• 1978 DEC VAX 11/780 (Virtual Address eXtension)
  Premier modèle de "supermini", cet ordinateur 32
  bits pouvait exécuter des programmes écrits pour
  le PDP-11. Il avait aussi suffisamment de
  ressources pour supporter des applications qui
  étaient jusqu'ici réservées aux gros ordinateurs.
  Il reste aussi célèbre pour son système
  d'exploitation VMS

24

•   1981 IBM-PC (Personnal Computer) Cet
  ordinateur, qui n'apporte aucune idée
  révolutionnaire est la réaction du n1 mondial
  face à la micro-informatique Il était fait
  d'une accumulation de composants standards et de
  logiciels sous-traités (principalement auprès de
  Microsoft) dans le but de minimiser le temps
  nécessaire pour sa mise au point.

25

• 1984 Amiga Utilisant un microprocesseur Motorola
  680x0, ce micro-ordinateur reste parmi les
  leaders pour ce qui est du graphisme et de la
  musique.
• 1984 Macintosh d'APPLE Basé sur le projet LISA,
  c'est l'ordinateur convivial par excellence Son
  utilisation est très simple grâce à la souris et
  à la qualité de ses graphismes. Il devient au fil
  des années et des version, l'autre grand standard
  (avec le PC d'IBM) du monde de la
  micro-informatique.

26

• 1985 Cray II Miniaturisé, il est 10 fois plus
  puissant que son prédécesseur, le Cray I.
• 1986 The Connection Machine Premier ordinateur
  "massivement parallèle" composé de 16 000
  processeurs.
• 1994 Paragon d'Intel Coûtant 20 Millions de
  dollars, occupant un volume de 48m3, il est
  composé de 2000 processeurs et de 64 Giga-octets
  de mémoire. Il peut effectuer

27

• 150 milliards d'opérations en virgule flottante
  par seconde
• 1994 PowerMac d'APPLE
• Basé sur le microprocesseur POWER-PC réalisé par
  Motorola en collaboration avec IBM, il était
  présenté comme le successeur commun du PC et du
  MAC. Cependant, malgré de très bonnes
  performances, il tarde à s'imposer.

28
Ordinateur et changements technologiques

• Première génération Tubes électroniques (lampes
  à vide)
• Deuxième génération transistors
• Troisième génération circuits intégrés
• Quatrième génération microprocesseurs.
• Cinquième génération intelligence artificielle.

29
Première génération1949-1957

• Ordinateur à cartes perforées et à bandes
  magnétiques
• Programmation physique en langage machine
• Appareils immenses, lourds, énergie élevée
• Utilisation de tubes à vide et mémoires à tambour
  magnétique
• Prix élevé / capacité et performance.

30
Deuxième génération1958 - 1964

• Utilisation de transistors et des mémoires à
  ferrite.
• Utilisation de mémoires de masse pour le stockage
  périphériques.
• Temps daccès moyen (de lordre de la
  micro-seconde).
• Fonctionnement séquentiel des systèmes de
  programation (langages évoluées).

31
Troisième génération1965-1971

• Miniaturisation des composants (circuits
  intégrés)
• Apparition des systèmes dexploitation
• Concepts de temps partagés
• Machines polyvalentes et de capacité variée
• Appareils modulaires et extensibles
• Multitraitement (ieurs programmes à la fois)
• Télétraitement (accès par téléphone)

32
Quatrième génération1971-1982

• Miniaturisation extrêmes des composants
• Apparition des micro-proceseurs
• Diversification des champs dapplication
• Apparition de la micro-informatique

33
Cinquième génération

• Miniaturisation des composants poussée à
  lextrême
• Vitesse proche de celle de la lumière.
• Nouvelle architecture physique
• Vitesse de traitement augmentée jusquau gigalips
  (Logical Inference de 100 à 1000 instructions)

34

• Processeurs en parallèle
• Ajout du traitement de laspect sémantique

35
Structure des ordinateurs

• John Von Neumann est à l'origine (1946) d'un
  modèle de machine universelle (non spécialisée)
  qui caractérise les machines possédant les
  éléments suivants
• une mémoire contenant programme (instructions) et
  données,
• une unité arithmétique et logique (UAL ou ALU en
  anglais),
• une unité de commande (UC).

36

• une unité permettant l'échange d'information avec
  les périphériques l'unité d'entrée/sortie (E/S
  ou I/O),
• ( clavier, lecteur de cartes perforées, ruban,
  ...
• écran, imprimante, cartes perforées, ....)

37
Schéma dun ordinateur

• UAL unité arithmétique et logique

38
Caractéristiques dun ordinateur

• Machine contrôlée par programme
• Programme enregistré en mémoire
• Instruction du programme codée sous forme binaire
• Le programme peut modifier ses instructions
• Exécution des instructions en séquence
• Existence dinstructions de rupture de séquence.

39

• Unité de Commande
• 1. extrait une instruction de la mémoire,
• 2. analyse l'instruction,
• 3. recherche dans la mémoire les données
  concernées par l'instruction,
• 4. déclenche l'opération adéquate sur lUAL ou
  sur lunité d'E/S
• 5. range au besoin le résultat dans la mémoire.

40

• Unité arithmétique et logique
• Exécute des opérations artihmétiques (comme
  laddition, la soustraction), des décalages de
  bits, des comapraisons, des opérations logiques
  (booléennes) telles que ET, OU, ...,

41

• Mémoires
• Dispositif capable de stocker des informations
  (instructions et données) en 0 et 1 de telle
  sorte que lorgane qui les utilise puisse, à
  nimporte quel instant, accéder à linformations
  quil demande.
• Les informations peuvent être écrites ou lues.

42

• Écriture quand on enregistres des informations en
  mémoire.
• Lecture quand on sort des informations
  précédemment lues en mémoire.
• Temps daccès temps qui sécoule entre
  linstant où une opération de lecture en mémoire
  a été lancée et linstant où cette information
  est disponible.

43

• Une mémoire est formée d'un certain nombre de
  cellules, ou cases, contenant chacune une
  information.
• Chaque case est constituée dun ensemble de bits
  (BInary digiT)
• Un bit est la plus petite unité de stockage en
  informatique.
• Un bit peut coder deux états (l'état vrai ou
  l'état faux). Huit bits constituent un octet
  (soit 256 états possibles 28).

44

• Symbole Préfixe Décimal Binaire
• 1 k (kilo) 103
  210 1024
• 1 M (méga) 106
  220 1048576
• 1 G (giga) 109
  230 1073741824
• 1 T (tera) 1012
  240 1099511627776

45
Quelques mots sur la mémoire

• Carte perforée à 80 colonnes d'IBM
• Ce système qui deviendra un standard est la
  généralisation de la carte perforée qui est à
  l'origine de la compagnie.
• Mémoires à tubes Williams
• Développée par F. C. Williams, ce type de mémoire
  utilise les charges résiduelles laissées sur
  l'écran d'un tube cathodique après qu'il ait été
  frappé par le faisceau d'électron.

46

• Bande magnétique
• Mémoires vives à tores de ferrite
• Pendant une petite vingtaine d'année, ce
  principe de mémoire sera le plus utilisé avant
  d'être remplacé par la mémoire à
  semi-conducteurs.
• Tambour magnétique
• Disque magnétique
• Aussi appelé disque dur, ce type de support
  deviendra incontournable lorsqu'il prendra sa
  forme actuelle en 1974 Le disque Winchester.

47

• Mémoires à semi-conducteurs
• Disques souples
• Mémoire magnétique à bulles (Intel) Mise au
  point par Intel Magnetics , c'est une technologie
  qui offrait une très grande fiabilité même dans
  des conditions de fonctionnement extrêmes.
• Disque Opto-Numérique (aussi appelé Compact Disc
  ou Disque Optique Compact)Disque de plastique de
  12 cm de diamètre et 1,2 mm d'épaisseur lu par un
  faisceau laser

48

• CD-ROM (Sony et Philips) (Compact Disc Read Only
  Memory) - Cédérom en françaisVersion
  informatique du CD permettant de stocker à la
  fois du texte, des images, des sons... Sa
  capacité était exceptionnelle pour l'époque 680
  Mo.

49

• DVD-ROM (Sony et Philips) Successeur annoncé du
  CD-ROM dont il reprend exactement le format
  physique. Sa capacité est par contre multipliée
  par 12 et passe à environ 8,5 Go.

50
Différents niveaux de mémoire
51

• On trouve d'abord des mémoires très rapides (les
  plus chères), en petit nombre, accessibles
  immédiatement par le processeur. Ce sont les
  registres. On trouve ensuite le cache ou
  anté-mémoire. Accessible en quelques cycles
  d'horloge (1 ou 2 en général) il contient
  quelques dizaines de milliers de mots. On a
  ensuite la mémoire principale ou mémoire
  centrale. On dispose parfois d'une mémoire
  d'appui ou d'arrière-plan, intermédiaire entre la
  mémoire centrale

52

• et les mémoires auxiliaires. Elle est constituée
  de circuits semi-conducteurs de faible prix, dont
  la vitesse est faible pour des circuits de
  mémoire mais cent fois plus élevée que celle des
  disques magnétiques. Toutes ces mémoires sont
  volatiles.
• Les disques magnétiques forment le niveau suivant
  (mémoires auxiliaires ou mémoires de masse) et
  constituent une mémoire permanente dont les
  données restent valides quand on coupe
  l'alimentation électrique. Le dernier niveau
  correspond à l'archivage des données.

53

• Jusqu'à présent ce domaine était l'exclusivité
  des bandes magnétiques. Ces dernières années ont
  vu apparaître un nouveau produit qui peut dans
  certains cas fournir une alternative pour
  l'archivage. Il s'agit du disque optique
  numérique. Celui-ci a des densités de stockage de
  102 à 104 fois supérieures à celles des supports
  magnétiques, pour des temps d'accès cinq à dix
  fois plus grand.

54
Évolution de la programmation

• Ada Byron (1816-1852) première programmatrice
  pour la machine de Babbage
• Adèle Goldstine programme pour lENIAC en 1946.
• Les premiers programmes en Langage machine (0 et
  1)
• Langage symboliques les assembleurs

55

• Fortran (Formula Translator) vers 1950 par J.
  Backus.
• Apparurent aussi des langages spécialisés comme
  le GPSS (simulation) et APT (commande de machines
  à outils)
• Vers la fin de 1950
• - Algol notion de blocs

56

• Cobol applications de gestion.
• PL/1 dans le but de traiter plusieurs genres
  dapplications (universels). Apparurent ensuite
  les langages Pascal, Modula, C, ...
• La micro-informatique a répandu le Basic
• Langages fonctionnels (Lisp) utilisé dans le
  traitement des expressions symboliques
• Langages Logiques (Prolog) intelligence
  artificielle pouvoir dinférence.

57
Récapitulatif

• Fortran 1954 Applications scientifiques
  
• Cobol 1959 Gestion
• Algol 1960 structure de blocs
• Lisp 1960 Intelligence artificielle
• PL1 1965 scientifique et gestion
• Basic 1965 Pour débutant (interprété)
• Pascal 1971 Pour l'enseignement
• C 1972 Développement de UNIX
• Ada 1979 Défense américaine
• C 1985 C orienté objet
• Java 1994 Basé sur C et C pour
  Internet

58

• Définition Un langage de programmation est un
  symbolisme permettant une communication avec
  lordinateur.
• Le langage naturel ne peut pas servir de langage
  commun (syntaxe très complexe -multiplicité de
  règles de grammaire et des exceptions sa
  sémantique aussi)

59

• Un langage de programmation est donc plus
  restrictif. Il est défini en fournissant à
  lutilisateur le vocabulaire autorisé, sa syntaxe
  et sa sémantique.
• Pour ces langages, une phrase sappelle une
  INSTRUCTION et correspond à la description dune
  ou plusieurs opérations elémentaires.

60

• Les opérations élémentaires pour une machine
  sont
• Transfert dinformation
• affectation (assignation)
• Entree-sortie
• 2. Opérations arithmétiques et logiques
• 3. Rupture de séquence

61
Les différents niveaux de langages de
programmation

• - Langage machines binaire (0 et 1)
• Seul langage compris par la machine
• Langage machines assembleur
• Ces deux langages dépendent de la machine
• Langage évolué

62
Quelques mots sur les systèmes dexploitation

• Définition
• Un système d'exploitation (SE en anglais OS
  operating system) est un ensemble de programmes
  de gestion du système qui permet de gérer les
  éléments fondamentaux de l'ordinateur
• le matériel - les logiciels - la mémoire -
  les données les réseaux.
•  

63
Fonctions dun S.E

• Gestion de la mémoire
• Gestion des systèmes de fichiers
• Gestion des processus
• Mécanismes de synchronisation
• Gestion des périphériques
• Gestion du réseau
• Gestion de la sécurité.

64
Un exemple

• Soit la commande suivante emacs monfichier.txt
• Juste après avoir tapé le ltentréegt fatidique, le
  système d'exploitation est mis à contribution. A
  savoir qu'il doit
• 1) aller chercher sur le disque dur un fichier
  qui s'appelle emacs et qui doit être
  impérativement un fichier d'instruction à
  exécuter (fichier exécutable ou "binaire").
• 2) aller chercher sur le disque dur un fichier
  qui s'appelle monfichier.txt et rattacher ledit
  fichier à l'exécutable emacs en tant que fichier
  de données.

65

• 3) trouver une place en mémoire centrale (RAM)
  pour y placer tout ou une partie de emacs de tel
  manière qu'il soit effectivement exécutable et
  une place en RAM pour y placer tout ou partie du
  fichier monfichier.txt. Trouver une place en RAM
  pour y mettre une zone de communication avec
  emacs. Le SE et emacs doivent communiquer entre
  eux afin de s'informer (entre autres choses) du
  bon déroulement des opérations.

66

• 4) Si les fichiers emacs et monfichier.txt sont
  trop gros pour la place disponible en RAM , le
  S.E se charge de ne mettre en mémoire vive que la
  partie des fichiers effectivement utile à
  l'instant t pour le processeur. Dès qu'une autre
  partie du fichier devient utile la partie
  précédente est effacée de la RAM, et la zone
  "utile" est recopiée à sa place. Cette technique
  s'appelle le "swapping".

67

• Il existe actuellement plus de 193 systèmes
  dexploitation dans 27 langues
• Quelques  exemples
• UNIX
• VMS
• MS-DOS (sur les PC)
• Win 9X désigne les Windows 95-98-Me, héritiers
  de MS-DOS et Win 3.1. Il n'a aura plus de
  nouvelles versions. Cette gamme est remplacée par
  Win XP home.

68

• Windows NT est le système dexploitation
  Microsoft conçu pour se passer de MS-DOS, tout en
  gardant une grande compatibilité avec les
  logiciels écrits pour MS-DOS, Win 3 et plus tard
  Win 9X ( Win 4.0).
• Windows 2000 est le nom commercial de Win NT 5.0,
  et Win XP celui de NT 5.1
• Pour ceux qui confondent Win 2000, n'est pas le
  successeur technique de Win 98
• Win 98 a besoin de MS-DOS pour démarrer.
• Win NT-2000-XP l'émule dans une machine
  virtuelle. 
•  

69
Quelques domaines dapplications

• Calculs scientifiques nombre faible dopérations
  mais se répétant de nombreuses fois tels ceux
  dalgèbre numérique et non numérique
• Traitement de données pbmes de gesion
  classique tels facturation gestion de stocks
  paie du personnel éditions de rapports détats,
  de statistique, ...

70

• Analyse projets tracé dautoroutes
  visualisation de ce que le conducteur verra au
  volant, ...
• Contrôle de processus surveillances et commander
  le fonctionnement de divers dispositifs
• Gestion mathématique emploi de temps
  ordonnamcement, ....

71

• Systèmes dinformation réservation de places
  davion, interrogation dune banque (volumineuse)
  de données, ..., etc.