Architecture de machinesHistorique
Cours 2003-2004
Préhistoire : mécanisation des calculs Prémisses: Outils mathématiques
-3000 : Premiers nombres-300 : Aristote définit la logique (induction)1679 : Leibniz définit l’arithmétique binaire
• Système de codage des nombres en base 2 : pour revenir à leur essence
Les machines mécaniques-500 : Boulier et abaquesAn 1000 : Mécanismes d’horlogerie1642 : La pascaline (Blaise Pascal)
• additions et soustractions
1792 : Télégraphe optique de Chappe • Première méthode de communication à
distance• Utilisation d’un codage de l’information et
non de l’information brute
Machines à différences de Babbage (1833)
Invention du codage binaire et des algorithmes 1843 : Ada Lovelace définit les algorithmes
– Séquence d’opérations permettant de résoudre un problème– Programmes écrits pour la machine de babbage
1844 : Code Morse– Codage des messages avec 2 symboles : . , -
– Les silences séparent les lettres d’un message
A — I Q — — — Y — — — 7 — —
B — J — — — R — Z — — 8 — — —
C — — K — — S 1 — — — — 9 — — — —
D — L — T — 2 — — — 0 — — — — —
E M — — U — 3 — — . — — —
F — N — V — 4 — ? — —
G — — O — — — W — — 5 , — — — —
H P — — X — — 6 — / — —
Travaux théoriques fondamentaux 1844 : Algèbre de boole
– 2 symboles {0,1} , {Vrai, Faux} (dit booléens)– Opérations sur ces symboles
• ET, OU, NON, …• Structure mathématique
Preuves de calculabilité 1937 : Travaux sur la calculabilité
– Machine de Turing
– Permet de réaliser tout calcul mécanisable !!!
Machines mécaniques Besoin de l’administration US pour le recensement
de 1890.– Machines de comptage/triage– Mécanisme de cartes perforée à lecture électrique– Utilisation de relais pour le classement
1896: Fondation de Tabulating Machine Company qui deviendra par suite IBM
Machines électroniques 1940-1970 1938 : Shannon réalise un parallèle entre le binaire et
l’électronique– Invention du BIT (Binary digIT)
Techniques des relais issue de la téléphonie pour réaliser des calculs binaires
WWII : Machines pour le décryptage
1941 : Konrad Zuse invente le Z3 – Premier calculateur à programme enregistré et non plus
directement cablé 1946 : L’Eniac
– 330 multiplications/seconde
– 100000 opérations élémentaires/seconde
– Programme entré par câblage
– 30 Tonnes et 72 m²
– Mis à jour en 1948 : Utilisation avec d’instructions prédéfinies (premier langage machine)
1945 : Principe de Von Neumann
Rapport EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer)
– Ordinateur de Von Neumann• Machine universelle contrôlée par programme
• Instructions codées enregistrées en mémoire
• Exécution séquentielle des opérations
– 5 composants pour un ordinateur• Unité arithmétique et logique
• Unité de commande
• Mémoire centrale
• Unité d’entrée
• Unité de sortie
Architecture toujours utilisée de nos jours
Composant de base : Le tube à vide (Lampe)
Inventé en 1907– Utilisé comme amplificateur en électronique– Travail en saturation
A saturation : réalisation d’opérations booléennes élémentaires sur du courant électrique– Grande consommation électrique pour le
fonctionnement– Faible fiabilité (Bugs)
Exemple de composants
Compteur 4 bits
Accumulateur
1948 : Invention du transistor
Remplace les relais et tubes à vide– Miniaturisation– Fiabilité accrue
Entrée
Contrôle
Sortie
1958 Les circuits intégrés
Regroupe plusieurs transistors– Inventé par J. Kilby de chez Texas Instruments
Machines électroniques 1946-1970
Les machines à microprocesseur Microprocesseur
– Intégration de transistors sur une même plaque de silicium
1971 : Premier microprocesseur : Intel 40042300 transistors, 4 bits, 108 Khz, 640 octets de mémoire
adressable.
– Disponibilité d’un «chipset» : ensemble de contrôleurs nécessaires à la liaison microprocesseur/ environnement.
1972 : Processeur Intel 80088 bits , 200 KHz, 16 Ko de mémoire, 60000 instructions par
seconde, 3500 transistors en technologie 10 microns
Evolution du stockage 1950 : Première mémoire de masse, le
tambour ERA 1101– Capacité 1Million de bits
– Accès 1/5ème de seconde 1953 : Mémoires à tores de ferrite 1956 : IBM 505 Premier disque dur
– 5Mo sur 50 disques de 61 cm de diamètre.
1970 : Première puce mémoire créée par Intel qui contient 1024 tores de ferrite soit 128 octets.
1979 : Philips présente le Compact Disc: mémoire optique
Le futur… les mémoire holographiques
Années 70 : Naissance de la micro informatique Machines accessibles au grand public
– Au départ programmables par interrupteurs puis en assembleur
– Naissance du BASIC
Développement de microprocesseurs de plus en plus puissants (Z80,6502,68000,8086…)
Interfaces de plus en plus évoluées (fenêtres, souris,…)
Une multitude de technologies Processeurs Intel, Zylog, Motorola Pas de véritable standard jusqu’au PC d’IBM
Compaq I Lecteur 5"1/4
Premier portable : l’Osborne 1
Écran 5 pouces, disquettes 5"1/4 14 Kg !!!
Les stations de travail 1981 : Création de SUN Machines haut de gamme avec architecture propriétaire
– Machines pour le calcul individuel avec des spécialisations (SGI, HP, SUN, Digital)
– Système d ’exploitation UNIX
– Architecture propriétaire
– Interface X-Windows
Maintenant rejointes par les micro ordinateurs– Mêmes microprocesseurs
• Processeur Intel Itanium 2 = HP PA9000• Processeur PIV repris dans les stations d’entrée de gamme sous le nom
Xeon
– Baisse des coûts de développement => plus d’applications
Les supercalculateurs Calcul performant
– Applications scientifiques (météo, simulations)
– Stockage de données (banque,…) Intégration de plusieurs microprocesseurs toujours plus rapides Toujours dépassés !
http://www.top500.org
Evolution des performances
Évolution de l’intégration (4004/PIV)
De 2300 à 42 Millions de transistors
Loi de Moore
La puissance double tous les 18 mois– Réalisé pour les capacités de calcul– Non valable pour le stockage et la mémoire
Définition de la puissance– Différente du chiffre de fréquence– Dépend fortement des entrées sorties– Dépend du problème à traiter
Évolution du software Évolution des systèmes d’exploitation
– En mode texte• Unix (et linux), Prodos, CP/M, DOS,
– Graphiques• Mac OS, Windows, X-Windows
Évolution des logiciels– 1972 : PONG, 1975 Space Invaders
– Bureautique : Années 75-80• Premier tableur: multiplan• Premier traitement de texte (1983: Word 1.0)• Suites bureautiques
– Logiciels de création graphique• Photoshop• 3DSMax
– Internet• Navigateurs : 1992 Mosaic, 1993 Netscape, 1994 ie• 1994: realplayer : son et vidéo à la demande
Evolution globale ->1970 : une machine pour plusieurs personnes (des
informaticiens) 1970-1995 : une machine par personne (de la scientifique à la
secrétaire)– Développement des systèmes à microprocesseur
1995-> : 1 personne, plusieurs machines (tout le monde ?)– Développement des réseaux
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