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L’ordinateur….un peu d’histoire

Origine du mot « ordinateur » inventé il y a 60 ans par Jacques Perret, à la demande

d’ IBM.

A l’époque, en 1955, les machines électroniques de traitement des données étaient encore appelées

« calculateurs », héritage de leur usage premier, celui de réaliser des calculs tels que le décryptage,

les calculs de tirs ou le recensement pendant la seconde guerre mondiale.

Au printemps de 1955, IBM France s’apprêtait à construire dans ses ateliers de Corbeil-Essonnes les

premières machines électroniques destinées au traitement de l’information. Aux États-Unis ces

machines étaient appelées Electronic Data Processing System ou EDPS..

Sollicité par la direction de l’usine de Corbeil-Essonnes, François Girard, alors responsable du service

promotion générale publicité, décida de consulter un de ses anciens maîtres, Jacques Perret, professeur

de philologie latine à la Sorbonne. À cet effet il écrit une lettre à la signature de Christian de Waldner,

président d’IBM France.

Le 16 avril, le professeur Perret lui répond. L’ordinateur IBM 650 peut commencer sa carrière, le

mot fut rapidement adopté par un public de spécialistes, de chefs d’entreprises et par

l’administration. IBM décida de le laisser dans le domaine public.

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Avant l’ordinateur………….. la mécanographie

Les bandes perforées et les cartes perforées

Bandes perforées

Perforateur lecteur bande perforée connecté à

perforatrice de cartes

Carte perforée

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1960 Trieuse de cartes perforées Bull D3 Tabulatrice Bull BS120

Tableau de connexion tabulatrice BS 120

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Mémoire à tores de ferrite

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Ordinateur Bull Gamma 3 1959

La mise au point des programmes se faisait à l’oscilloscope

Panneau de relais Bull Gamma 3

Circuit à lampes Bull Gamma 3

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L’aîné du disque….. le tambour magnétique

La mémoire tambour.

Les premières mémoires externes basées sur le magnétisme furent les tambours.

Comme celui-ci, ils servirent d'abord en connexion avec des calculateurs électro-mécaniques, puis on

les utilisa avec les ordinateurs, dans des versions plus capacitaires.

Les disques magnétiques remplacèrent les tambours dès que leurs temps d'accès devinrent aussi

rapides. (fin des années 60).

Le tambour ci-contre était constitué par un cylindre de 20 cm de rayon et 16 cm de haut, recouvert

d'une mince couche d'oxyde de fer.

Des têtes magnétiques pour lecture/écriture sont disposées le long de ses génératrices. Elles définissent

les "pistes".

Le cylindre central supporte les éléments magnétisables.

Il pouvait ainsi stocker 196.600 chiffres (équiv = 100Kb).

Sa première utilisation eut lieu en connexion avec le calculateur électronique Bull Gamma 3, pour le

stockage de données et de programmes.

Il servit ensuite en connexion avec l'ordinateur Gamma 60.

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Ensemble Bull Gamma tambour (appelé ordonnateur) et tabulatrices BS120 (au sicob)

Les grands systèmes des années 60 - 70

Bull GE 400

La mémoire vive de ces machines allait de 4 Ko (4000 octets) à 128 Ko (128000 octets) et un

programme applicatif devait tenir dans cet espace restreint.

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IBM 1401

Bull GE 115 Bandes magnétiques

Unités de disques Ancien disque dur IBM

.

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.

.

Gamma 30

Présenté en France en 1961, le Gamma 30 est commercialisé par Bull à partir de 1962. Il est décrit par

la CIMAB comme un ensemble électronique moyen dont les extensions peuvent être relativement

importantes. Il est destiné principalement à la gestion des entreprises. La capacité de la mémoire

centrale est selon le modèle, de 10 000, 20 000 ou 40 000 caractères. Un dispositif de simultanéité

permet d’en augmenter les performances. Doté d’une unité arithmétique rapide, le Gamma 30 devient,

tout en conservant toutes ses possibilités d’outil de gestion, une machine scientifique : le Gamma 30S.

Quelques mots sur les plans de composition conseillés :

- Une unité centrale avec mémoire de 20 000 caractères (20Ko), 6 dérouleurs de bandes, une

imprimante et un lecteur de cartes... 60 m2 et 1,39 millions de francs (soit un peu moins de 2 millions

de nos euros)

- Une unité centrale avec mémoire de 20 000 caractères, le dispositif de simultanéité, 12 dérouleurs

de bandes, une imprimante et un lecteur de cartes : 80 m2 et 2,45 millions de francs (soit 3,5 millions

d’euros)

- Et le haut de gamme, une unité centrale, avec 40 000 caractères de mémoire centrale, 2 tambours

magnétiques, 5 dérouleurs de bandes, 2 imprimantes avec mémoire tampon, un lecteur-perforateur de

cartes, un lecteur de bande perforée et une machine à écrire... occupent 100 m2 et coûtent 4,69

millions de francs soit... 6,7 millions d’euros !

Tiens parlons un peu des mémoires auxiliaires... Vous pouviez installer jusqu’à 6 unités de 128

disques pouvant enregistrer chacune 4,6 millions de caractères, le temps moyen d’accès était de 3,75

secondes !

Des disques de « haute performance » étaient également disponibles, avec un temps d’accès de 100

millisecondes. Chaque unité de 6 disques avait une capacité de 22 millions de caractères.

Les tambours magnétiques avaient une capacité de 12 800 mots de 10 caractères chacun. Le temps

moyen d’accès n’était que de 10 millisecondes et la vitesse de transfert de 55 000 caractères par

seconde.

Des cartes magnétiques BULLRAC permettaient de conserver de l’information sur une autre

forme de support physique. Un magasin amovible contient 2 x 128 feuillets de 166 400

caractères. Une unité de chargement comprend 8 magasins (340 millions de caractères) et on

peut connecter jusqu’à 16 unités de chargement, soit un total de 5,5 milliards de caractères...

mais l’investissement devait alors être plus que conséquent !

Les temps ont bien changés

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Les bandes magnétiques et les lecteurs

Bande

Bague rouge amovible (protection écriture) Long : 700m

Dérouleurs de bandes

Un dérouleur de bande magnétique est un ancien périphérique d'ordinateur servant à écrire et à lire

des données sur une bande magnétique. Il était principalement utilisé sur les ordinateurs centraux.

Dans un dérouleur de bande magnétique, la bande passe d'une bobine à l'autre. Les bobines sont

indépendantes physiquement.

Un puits permet parfois à la bande de se dérouler librement d'un côté avant de s'enrouler de l'autre. Ce

procédé permet à la bande de ne pas subir de trop fortes tensions mécaniques.

Vu la faible capacité des disques de l’époque, il n’était pas rare de trouver 15 à 20 dérouleurs de

bandes magnétiques en ligne sur un même ordinateur.

Une bande magnétique mesurait 700 mètres.

Le visuel des dérouleurs en fonctionnement était assez spectaculaire (surtout les derniers assez

rapides).

Bandothèque

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Historique des supports de stockage

Carte perforée disquette disquette Zip

1930 -80 caractères 1971 – 1,44 Mo 1994 – 250 Mo

500 kbit/s 3Mbit/s

Disque dur CD Rom Mémoire flash

1956 1979 – 650 Mo 1988 – 4 Go

150 Mbit/s 8 Mo/s 6 Mo/s

Magnéto-optique Holographique

1990 – 30 Go 2006 – 1 To

8 Mo/s 20 Mo/s

Clé USB

2000 – de 4 Go à 256 Go

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Particularité Mémoire à feuillets magnétiques

Bullrac

Le contrôleur de stockage de feuillets magnétiques interchangeables d'origine RCA

connecté au Gamma 30 peut accéder à 16 unités dont chacun magasin (amovible) contient 2

fois 128 feuillets. Il est possible d'utiliser deux contrôleurs sur des canaux différents.

La capacité totale d'un Bullrac peut atteindre 5, 45 G caractères avec 128 magasins de 240

Mc chacun.

Principe :

Chaque feuillet en matière plastique est identifié par un numéro sous forme d'encoches sur

tranche du feuillet. Il mesure 405 x 115 m. Il contient 64 bandes d'enregistrement logiques

(en réalité 128 bandes physiques) enregistrées à 100 caractères au pouce sur des blocs de

650 caractères. Chaque bande contient 4 blocs soit 2600 caractères. La capacité d'un feuillet

est de 166400 caractères (environ la capacité des disquettes 5 1/4 " de première génération).

La fiabilité du feuillet était estimée à 30 000 sélections ou à 100 000 révolutions sur le

tambour de lecture.

Les feuillets reposent à l'intérieur des magasins sur des barres de sélection. Une

première barre de présélection en soulève 8, puis le mécanisme de sélection proprement dit

sélectionne le feuillet désiré parmi ces 8 et rejette les 7 autres. Une pince agrippe le feuillet

désiré et le confie au transporteur d'accès qui l'amène sur le tambour de lecture-

écriture qui peut être commun à 2 unités.

Le poste de lecture écriture est composé d'un tambour -tournant à 1000 t/m- sur lequel

s'enroule le feuillet et de deux jeux de 8 têtes qui lisent à un débit de 80 K caractères/s lisant

en parallèle 8 pistes (soit 4 bandes)

Un aiguillage renvoie le feuillet vers le magasin ou le relance pour une écriture ou une

relecture en cas de problème. Un espace inter-feuillets de 25 ms est disponible pour le

traitement sans ralentissement du système.

Le temps d 'accès moyen à un bloc est de 390 ms en accès aléatoire, et de 225 ms en accès

séquentiel (grâce à une préselection)

A noter que l'unité à feuillets magnétiques Bullrac a été aussi reliée avec succès au GE-400. Il semble

établi que cette unité a donné plus de satisfactions que l'équivalent IBM 2321.

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Structure d’un micro-ordinateur actuel

1-Définition L’ordinateur est un appareil électronique programmable qui traite automatiquement les informations.

Il est constitué d’une unité centrale et de périphériques.

2- Schéma fonctionnel d’un ordinateur

Clavier, souris, lecteur cd,. Imprimante, écran,…

Disque dur, clé usb,…

3-Unité centrale (Boitier) L’unité centrale est composée d’un boîtier métallique accueillant les éléments internes de l'ordinateur.

Périphériques de

sortie Périphériques

d’entrée

Mémoire centrale

Unité centrale de

traitement

Périphériques de stockage

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3-1-L’unité Centrale de traitement (Central Processing Unit) CPU

L’unité Centrale de traitement ou le microprocesseur est une partie du CERVEAU de

l’ordinateur. Elle est constituée de :

- L’unité de calcul : permet d’effectuer les opérations arithmétiques (addition, multiplication, division,

soustraction) et les opérations logique (la comparaison, et, ou)

- L’unité de commande : permet de contrôler, gérer et organiser les travaux réalisés par le CPU.

Le microprocesseur est caractérisé par :

- Sa marque (Intel (Pentium, celeron, Core 2 duo), AMD (athlon, duron,….)

- Sa fréquence (vitesse) en Hz (nombre d’opérations que le microprocesseur peut effectuer en seconde).

Exemple :

Intel Pentium Core 2 Duo 1,8GHz

AMD AthlonXP 1,4 GHz

3-2-Mémoire

La mémoire est un organe qui permet d’enregistrer, de stocker et de restituer les informations.

On distingue trois types :

- Mémoire RAM (Random Access Mémory) : est une mémoire vive, accessible en lecture et en écriture,

sert à stocker temporairement les informations, elle est dite volatile parce que elle perd son contenu dés

qu’elle est hors tension, elle se présente sous forme de petites barrettes.

Exemple : SDRAM, RAMBUS, DDR-RAM,…

RAMBUS DDR

- Mémoire ROM (Read Only Mémory) : est une mémoire morte, permanente, accessible seulement en

lecture, Elle contient les programmes de constructeur (bios) nécessaires au démarrage de l’ordinateur. bios (Basic Input Ouput System)

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Remarque

La mémoire est caractérisée par sa capacité, elle est mesurée en octets .

- Mémoire de masse ou disque dur : Un disque dur, parfois abrégé DD, HD ou HDD (de

l'anglais Hard Disk Drive), est une mémoire de masse magnétique utilisée principalement dans

les ordinateurs, mais également dans des baladeurs numériques, des caméscopes, des

lecteurs/enregistreurs de DVD de salon, des consoles de jeux vidéo, etc.

Architecture

(A) Plateaux– (B) Bras – (C) Tête – (D) Cylindre – (E) Piste – (F) Secteur

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La vitesse de rotation d’un disque va de 5000 t/m à 12000 t/m. Les têtes de lecture/écriture flottent

au dessus des plateaux.

En 1997, les têtes volaient à 25 nanomètres de la surface des plateaux ; en 2006, cette valeur était

d’environ 10 nanomètres.

Le moteur qui les entraîne doit être capable de fournir des accélérations et décélérations très fortes. Un

des algorithmes de contrôle des mouvements du bras porte-tête est d’accélérer au maximum puis de

freiner au maximum pour que la tête se positionne sur le bon cylindre. Il faudra ensuite attendre un

court instant pour que les vibrations engendrées par ce freinage s’estompent.

À l’arrêt, les têtes doivent être parquées, soit sur une zone spéciale (la plus proche du centre, il n’y a

alors pas de données à cet endroit), soit en dehors des plateaux.

Si une ou plusieurs têtes entrent en contact avec la surface des plateaux, cela s’appelle

un atterrissage de têtes et provoque le plus souvent la destruction des informations situées à cet

endroit. Une imperfection sur la surface telle qu’une poussière aura le même effet. La mécanique des

disques durs est donc assemblée en zone stérile et toutes les précautions sont prises pour qu’aucune

impureté ne puisse pénétrer à l’intérieur du boîtier.

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Généralités sur le codage de l’information :

Les informations traitées par l’ordinateur sont de différents types (image, texte ; son….), mais elles sont

toujours représentées sous forme binaire.

L’information élémentaire, dans un système binaire est le « Bit » (Binary Digit) ; un bit ne peut prendre que

deux états distincts (0 ou 1).

Généralement, l’ordinateur manipule l’information sous forme d’un groupement de bits. Un

groupement de huit bits est nommé « Octet »; le tableau suivant indique les unités de mesure d’une quantité

d’informations binaires :

1 Kilo-octet = 1024 octets

1Méga-octet =1024 Ko

1Giga-octet = 1024Mo

1Téra- octet= 1024Go

3-3-La carte mère

La carte mère est la carte principale de l’ordinateur. Tous les autres composants sont y connectés

(microprocesseur, RAM, des disques durs, cartes d’extension, périphériques…).

3-4-Cartes d’extension

Les cartes d’extensions servent à étendre les fonctionnalités et les performances de l'ordinateur.

Exemple : Carte satellite -carte TV - carte réseau- carte graphiques- carte son…

Carte réseau Carte TV

1-Connecteur de microprocesseur

2-Connecteur de la mémoire RAM

3-Connecteur des cartes d’extensions PCI

4-Connecteur de carte graphique AVG

5- La mémoire ROM (la puce de bios)

6-La pile

7-Connecteur de disque dur et de lecteur CD et DVD

8- Ports de connexion CIM.PP

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4-Les périphériques

4-1-Les périphériques d’entrée

Ces organes permettent d’envoyer les informations à l’unité centrale. Exemples :

Clavier

Scanner

Caméra

Souris

Micro

Caméra

App photos

Clé USB

4-2-Les périphériques de sortie Ces périphériques permettent de restituer (de faire sortir) les informations sortant de l’unité centrale.

Exemple :

Ecran

Haut-Parleurs Imprimante

4-3 - Les périphériques d’entrée/ sortie Ces périphériques permettent d’entrer et de sortir les informations.

Exemple:

Box ……Casque

micro….

Lect cd

dvd

Enregistreur cd dvd

4- 4-Les périphériques de stockage Ces périphériques permettent de stocker et de conserver les informations.

Exemple :

Disque dur

Clé USB

……CD DVD……..

…disquette……….

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5-Les connecteurs (port) de connexion

Connecteurs PS/2

USB

Parallèle

VGA

Audio

Périphériques Clavier

Souris

-Webcam

-Clavier

-Souris

-Appareil

photo

-

Imprimante

-Clé USB

Imprimante

-Ecran

-Vidéo

projecteur

-Hautparleurs

-Microphone

-Casque

Connecteurs

SATA

USB-USB3

HDMI

Câble HDMI

Périphériques

Disques durs

Lect/enreg

DVD,..

-Tous périphériques

externes TV

-Ecran

-Vidéo

projecteur

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Architecture générale

Le système d’exploitation

Le système d’exploitation, abrégé SE (en anglais operating system, abrégé OS), est l’ensemble de

programmes central d’un appareil informatique qui sert d’interface entre le matériel et les logiciels

applicatifs. Windows, Mac OS, Linux, …. sont des systèmes d’exploitation d’ordinateurs.

Un ordinateur est animé par le système d’exploitation sans lequel il ne serait qu’un amas de

ferraille et de plastique.

Par analogie, l’on pourrait dire que le système d’exploitation est à l’ordinateur ce que

représente une partie du cerveau de l’homme. Le micro processeur en étant la partie physique et

le système d’exploitation la partie logique, les deux étant indissociables.

Intermédiaire entre les logiciels applicatifs et le matériel, le système d’exploitation offre une large

gamme de services utilisés par les logiciels : il facilite l’exploitation des périphériques matériels dont

il coordonne et optimise l’utilisation ; il met à disposition des logiciels une interface de

programmation standardisée d’utilisation des matériels et réalise enfin différentes fonctions visant à

assurer la fiabilité (tolérance aux pannes, isolation des fautes) et la sécurité informatique (traçabilité,

confidentialité, intégrité et disponibilité).

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Un système d’exploitation peut servir à coordonner l’utilisation du ou des processeur(s), et accorder

un certain temps pour l’exécution de chaque processus ; à réserver de l’espace dans les mémoires pour

les besoins des programmes et à organiser le contenu des disques durs ou d’autres mémoires de masse

en fichiers et répertoires. Il peut aussi servir à créer l’image numérique qui contiendra les interfaces

homme-machine des différents programmes et à l’envoyer au moniteur ainsi qu’à recevoir les

manipulations effectuées par l’utilisateur via le clavier, la souris ou d’autres périphériques, et les

transmettre aux différents programmes.

Logiciels applicatifs ou applications

Une application ou un applicatif est, dans le domaine informatique, un programme (ou un

ensemble logiciel) directement utilisé par l'utilisateur pour réaliser une tâche, ou un ensemble de

tâches élémentaires d'un même domaine ou formant un tout.

Typiquement, un éditeur de texte, un navigateur web, un lecteur multimédia, un jeu vidéo, sont des

applications. Les applications s'exécutent en utilisant les services du système d'exploitation pour

utiliser les ressources matérielles.

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Le circuit intégré

Le circuit intégré est mis au point en 1958 par Texas Instruments, il permet de réduire encore la taille

et le coût des ordinateurs en intégrant sur un même circuit électronique plusieurs transistors sans

utiliser de fil électrique.

Les premiers ordinateurs à base de transistors

En 1960, l'IBM 7000 est le premier ordinateur à base de transistor.

En 1964, l'IBM 360 fait son apparition, avec également l'arrivée remarquée du DEC PDP-8.

Les micro-ordinateurs

C'est en 1971 qu'apparaît le premier micro-ordinateur : le Kenback 1, avec une mémoire de 256

octets.

Les microprocesseurs

En 1971, le premier microprocesseur, l'Intel 4004, fait son apparition. Il permet d'effectuer des

opérations sur 4 bits simultanément.

A la même époque Hewlett Packard commercialise la calculatrice HP-35.

Le processeur 8008 d'Intel (permettant de traiter 8 bits simultanément) apparaît en 1972.

En 1973, le processeur 8080 d'Intel garnit les premiers micro-ordinateurs : le Micral et le Altair 8800,

avec 256 octets de mémoire. A la fin de l'année 1973, Intel commercialisait déjà des processeurs 10

fois plus rapides que le précédent (le Intel 8080) et comportant 64 ko de mémoire.

En 1976, Steve Wozniak et Steve Jobs créent le Apple I dans un garage. Cet ordinateur possède un

clavier, un microprocesseur à 1 MHz, 4 ko de RAM et 1 ko de mémoire vidéo.

La petite histoire dit que les 2 compères ne savaient pas comment nommer l'ordinateur ; Steve Jobs

voyant un pommier dans le jardin décida d'appeler l'ordinateur pomme (en anglais apple) s'il ne

trouvait pas de nom pour celui-ci dans les 5 minutes suivantes...

En 1981 IBM commercialise le premier « PC » composé d'un processeur 8088 cadencé à 4.77 MHz.

Les ordinateurs d'aujourd'hui

Il est très difficile de nos jours de suivre l'évolution de l'ordinateur. En effet cette évolution suit la loi

de Moore (Intel©) : « on peut placer 4 fois plus de transistor sur une puce tous les 3 ans ».

On devrait ainsi arriver à 1 milliard de transistors sur une puce.

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