Histoire de l’informatique
Par
Alla Toumassova
Ekaterina Ediberidze
memoire
1. Introduction
Le mot informatique a été créé en France en 1962 par Philippe
Dreyfus par la réunion des deux termes « information et
automatique ». En 1967, l’Académie Française en a donné la
définition suivante : « 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 ». Par la même occasion, elle a aussi défini
l’ordinateur comme : « la machine automatique qui permet
d’effectuer, dans le cadre de programmes de structure préétablis, des
ensembles d’opérations arithmétiques et logiques à des fins
scientifiques, administratives ou comptables ».
Le mot ordinateur est apparu en 1955 dans la langue française . A
cette époque, un constructeur de matériel informatique IBM avait
demandé à un professeur de lettres à la Sorbonne-Jacques Perret de
traduire l’expression « electronic data processing machine » (qui veut
dire « machine éléctronique de traitement des données »). Le
professeur avait alors retenu le mot ordinateur parce qu’ » au Moyen
Age Dieu était le grand ordinateur, celui qui mettait de l’ordre dans le
monde ».
Plus simplement l’informatique c ‘est le traitement automatique de
l’information. Du point de vue étymologique le mot information veut
dire qu’un sujet qui reçoit des données émises par un objet traite ces
dernières pour obtenir une certaine « mise en forme » de l’objet . Pour
cela le sujet dispose de cinq sens : la vue, l’ouïe, le toucher, l’odorat,
le goût. Seuls les deux premiers peuvent être traités
« rationnellement » grâce aux caractères (alphabétiques et
numériques), aux images (points) et aux sons (décibels).
Malgré que le mot informatique est relativement nouveau son
histoire a commencé i y a 12000 ans. Dans notre travail, nous allons
montrer quelles étaient les principales découvertes de nature logique
et technologique qui ont permis à l’informatique de se développer et
se constituer en une science.
2. Histoire
2.1 De l’an -10000 au XIIIème siècle
C’est durant la période de 10000 à 3000 avant J.C. que naquit le
traitement rationnel de l’information. L’homme changea son mode de
vie en passant du stade de chasseur à celui d’agriculteur. Pour cultiver
la terre il a dû apprendre à s’organiser, compter et écrire, c’est-à-dire
traiter à l’information d’une façon complètement différente de
précédemment.
L’exemple du premier traitement de l’information est l’utilisation
des boules et des jetons comme une sorte de monnaie.
C’est aussi vers 3500 avant J.C. qu’apparut l’écriture, une fonction
de mémorisation de l’information. Comme supports on se servait du
bois, du papyrus et des pierres.
En Mésopotamie, 1300 plus tard, l’empereur Hammourabi, le
premier introduit la notion de normes dans le traitement de
l’information grâce à sa loi du talion : « pour telle(s) donnée(s)
émise(s) par un objet, telle mise en forme de ces données sera faite ».
C’est le principe de l’objectivité de l’information. Cette loi est plus
connu sous la forme « œil pour œil, dent pour dent » qui est mal
interprétée. Hammourabi mit aussi en place la notion de procédure
détaillée de calcul.
En 330 avant J.C. le grand philosophe grec Aristote définit la
logique. Son œuvre sera un axe principal dans la mise en place de la
civilisation occidentale, sur le plan mathématique et philosophique.
Vers 820 après J.C., un mathématicien arabe Al-Kwarizmi apporta
de nouvelles connaissances sur les algorithmes (élimination et
réduction).
Ce n’est qu’en l’an 1000 après J.C. que la numération arabe est
admise en Europe, en particulier l’existence du zéro (grâce à Gerbert
d’Aurillac, le pape Sylvestre II qui l’a imposée à la chrétienté).
Une autre découverte de cette période-là, importante pour le
développement de l’informatique était le papier. Tout d’abord vers
750 après J.C. en Asie Centrale, les Arabes apprennent des Chinois le
principe de la fabrication du papier, puis à l’occasion des Croisades en
Terre Sainte c’est le tour des Européens d’apprendre sa fabrication.
2.2 Du XVième siècle à la fin du XIXième
La plus grande invention de la fin du XVième siècle est
l’imprimerie découverte par Gutenberg en Allemagne en 1454 , c’est
un véritable catalyseur pour le développement de la civilisation
occidentale.
Pendant deux siècles il ne se passera pratiquement rien dans le
domaine du traitement de l’information. L’homme de Renaissance se
consacrera plus aux Belles-Lettres et aux Beaux-Arts qu’à l’étude
d’un traitement « rationnel » de l’information.
Au XVIIième siècle les choses commencent à changer. De 1614 à
1679, plusieurs découvertes se succèdent. Tout d’abord les
logarithmes traités par l’Ecossais Neper, ainsi la multiplication et la
division se ramènent à deux opérations simples : l’addition et la
soustraction . Puis le philosophe anglais F. Bacon invente un code à
deux lettres, le code bilitière qui permet de coder les lettres de
l’alphabet à partir de combinaisons de 5 caractères . Cette invention
introduit le code binaire qui est découvert par le mathématicien et
philosophe allemand Leibnitz (1679).
Le XVIIième siècle a été le temps des machines à calculer : en
1624 l’Allemand Wilhelm Schickard présente sa machine. Il s'inspire
de système des roues dentées munies d'ergots qui étaient utilisées par
les Chinois puis les Arabes pour fabriquer des mécanismes
d'horlogerie. Sa machine est capable d'exécuter automatiquement
additions et soustractions, et aussi faire les calculs de logarithmes.
Mais elle est détruite en même année.
En 1642, la Pascaline du Français Blaise Pascal a été la première à
réellement fonctionner.
Afin d'aider son père collecteur d'impôts à Rouen, Pascal invente
une machine à effectuer des additions, soustractions et à convertir les
nombreuses monnaies de l'époque les unes dans les autres : la
Pascaline. La Pascaline est une boîte de cuivre rectangulaire sur
laquelle 8 volants représentent les unités, dizaines, centaines, que l'on
bouge avec un petit stylet. Lorsqu'un cadran effectue un tour complet
à partir de 0, il incrémente d'une unité le cadran suivant, etc. Ce
principe est à la base de la retenue automatique.
Enfin, Wilhelm Leibniz, construit sa propre machine en 1694 (qui
effectue automatiquement les additions, soustractions, multiplications
et les divisions) en suivant le modèle de Pascal.
Aucune de ces "calculatrices" ne fut fabriquée en grande quantité
mais leur apparition montre que l'on maîtrisait, dès le XVe siècle, la
fabrication de machines effectuant mécaniquement les opérations
arithmétiques élémentaires.
Les siècles qui suivent vont être riches au plan des concepts et des
idées. En 1804 fils d’un fabricant d’étoffes, Joseph Marie Jacquard
invente un métier à tisser qui utilise les cartes perforées. Un tambour
mobile soulève des crochets. Les trous -ou leur absence- sur les
cartons qui défilent interviennent directement sur la position des fils
de chaîne au moment du passage du fil de trame, commandant ainsi le
motif du tissu. Le tissage d’une pièce nécessite l’utilisation d’une suite
de cartes : le programme. Cette machine a connu un très grand succès
(10000 unités étaient en service en 1812).
Plus ambitieux, Charles Babbage essaie pendant près de 20 ans de
construire une machine analytique « capable de résoudre n'importe
quelle équation et d'exécuter les opérations les plus compliquées de
l'analyse mathématique ». Il s’inspire de la technique des Jacquemarts
(automates qui frappent les heures après une série de mouvements
plus ou moins complexes sur la cloche d'une horloge) et de celle du
métier à tisser de Jacquard.
La machine de Babbage(1833) comporte :
1. Une unité d'entrée pour communiquer le traitement de la
machine.
2. Une mémoire pour stocker les données et les résultats
intermédiaires.
3. Une unité de commande pour contrôler l'exécution du
traitement.
4. Une unité arithmétique et logique pour réaliser les calculs.
5. Une unité de sortie pour lire les résultats.
Les unités d'entrée et de sortie utilisent des cartes perforées.
Cette machine ne fut qu’un échec. Pourtant elle est toujours
considérée comme le premier ordinateur car elle intègre beaucoup de
concepts de l’ordinateur contemporain : mémoire, registre, unité de
calcul.
Collaboratrice de Babbage, la mathématicienne anglaise Ada
Lovelace, « première programmeuse » de l’histoire informatique,
définit en 1840 le principe d’itérations successives dans l’exécution
d’une opération. C’est la boucle des programmes informatiques. En
l’honneur du mathématicien arabe Al-Kwarizmi, elle appela
« algorithme » le processus logique permettant l’exécution d’un
programme.
En 1854 Georges Boole est à l’origine de l’algèbre binaire. Il fait
de la logique une discipline mathématique. Il montre que l’on peut
coder les démarches de la pensée à l’aide des trois propositions ET,
OU, NON. Il utilise les règles du calcul propositionnel :
-à une proposition vraie on associe le nombre 1 et
-à une proposition fausse on associe le nombre 0.
2.3 De 1884 à 1945
En 1884, Hermann Hollerith fait construire la première machine
mécanographique, fonctionnant à l'aide de cartes perforées selon un
code spécifique. Pour accélérer le traitement des données du
recensement américain de 1890, presque toutes les questions posées
par le bureau de recensement pouvaient l'être de façon binaire (oui ou
non). Hollerith imagine donc de coder la réponse par un trou (ou non)
dans une carte et de détecter la présence ou l'absence de trou à l'aide
d'un courant électrique. Il crée alors la « Tabulating Machine
Company » qui donnera naissance au grand groupe IBM
« Internationnal Business Machines ».
Juste avant la Première Guerre Mondiale, Leonardo Torres y
Quevedo propose de réaliser une version électromécanique de la
machine de Babbage. Le projet échoue faute de crédits. On lui doit
néanmoins l'invention du mot « automatique » pour désigner la
science des automates et le premier exemplaire d'une machine pouvant
jouer (très mal !) aux échecs (1911).
C’est le mathématicien Turing qui instaura en premier les grandes
concepts du fonctionnement algorithmique des futurs ordinateurs. En
1937, il publia un rapport sur une machine conceptuelle capable
d’exécuter des opérations en vue de résoudre un problème.
La même année fut inventé le premier circuit binaire par
l’Américain Georges Stibitz qui s’appuyait sur les idées du logicien
Boole. Stibitz invente par ailleurs l’arithmétique flottante (1942) qui
permet de coder de très grands nombres grâce aux puissances de 10
(ou de 2).
A la fin de l’année 1938, les laboratoires Bell autorisèrent le
développement d’un calculateur à relais basé sur le modèle de Stibitz.
La construction de ce calculateur fut terminée le 8 janvier 1940, et fut
dénommée Complex Number Calculator, Calculateur de Nombres
Complexes, ou bien encore Model I. Ce calculateur, travaillant en
DCB (Décimal Codé Binaire), était composé de 450 relais
électromécaniques et pouvait multiplier deux grands chiffres en une
minute.
Le 11 septembre de cette même année, Stibitz utilisa un télétype
pour transmettre un problème à résoudre au Complex Number
Calculator et pour recevoir les résultats. Cette expérience est
considérée comme étant le premier exemple mondial de travail
commandé à distance, une technique qui révolutionnera la
dissémination de l'information au travers des réseaux téléphoniques et
informatiques.
En 1940, le professeur de physique - Atanasoff construit un
calculateur binaire appelé « ABC » (Atanasoff Berry Computer) qui
en fait était un ordinateur non automatique non programmable. Mais
l’ABC ne connaîtra pas le développement qu’il aurait pu avoir du fait
de l’époque de la guerre. A l’occasion d’un procès célèbre, la justice
US reconnaîtra officiellement Atanasoff comme l’inventeur de
l’ordinateur.
2.4. Première génération d’ordinateurs (1945 à
1956)
La seconde guerre mondiale a joué un rôle décisif dans l’invention
de l’ordinateur moderne. Plusieurs chercheurs, dont John von
Neumann, travailleront aux côtés de l’armée pour mettre au point des
machines -modèles réduits du cerveau humain- permettant d’en
comprendre mieux le fonctionnement et d’en faire un auxiliaire
puissant dans la résolution de certains problèmes abstraits ou
nécessitant la manipulation d’un très grand nombre de données.
En 1943 le BRL (Balistic Research Laboratory -dont le membre
était Neumann) était complètement débordé, il produisait 15 tables de
calcul de tir par semaine alors que la demande était de 40. En
moyenne un calculateur humain mettait 3 jours pour calculer une seule
trajectoire alors qu’un analyseur différentiel calculait en 15 minutes
(mais il fallait une à deux heures de cablage à chaque nouvelle
opération !) .
Pour relever le défi posé par l’Enigma, qui fut une chiffreuse
allemande permettant d’obtenir plus de 22 millions de combinaisons,
le Royaume-Uni lança le Colossus (mise au point par Turing) en 1943
qui intègre des concepts nouveaux : horloge interne pour la
synchronisation, symbolisme binaire, lecture des données par ruban,
exécution des branchements conditionnels, mémoire tampon, etc.
Mais l’impact de cet ordinateur sur le développement de
l’informatique fut plutôt limité car Colossus était destiné à une tâche
particulière et son existence fut tenue secrète pendant de nombreuses
années après la fin de la guerre.
En 1943, la collaboration de la firme IBM avec un professeur
d’Harvard - Howard Aiken engendra la conception et la réalisation
d’un gigantesque calculateur électromagnétique, le MARK I. Ce
calculateur était l’assemblage de 800 km de câblages, de 750000
pièces, de 3000 relais, etc., il pouvait effectuer des calculs en trois
dixième de seconde.
2.5. DE 1946 à 1968
Le rôle des militaires pour le développement de l’informatique
dans la période précédente va devenir fondamental à partir de 1946.
Le « premier » ordinateur, l’ENIAC (Electronic Numerical Integrator
and Computer) est une commande de l’armée de terre américaine à
l’Université de Pensylvanie. Il est conçu par Prosper Eckert et John
Mauchly qui en 1941 passa une semaine à étudier l’ABC au domicile
d’Atanasoff. L’ENIAC est le premier calculateur à utiliser des
éléments électroniques : des tubes à vides. Il calcule 500 fois plus vite
que la machine Harvard-IBM et peut effectuer 5.000 additions ou
soustractions, 350 multiplications ou bien encore 50 divisions par
seconde.
Mais il reste monstrueux : il pèse 30 tonnes, occupe une surface au
sol de plus de 150 mètres carrés, utilise 100.000 composants dont
17.000 tubes à vide et dégage suffisamment de chaleur pour chauffer
un immeuble !
Mais son défaut essentiel est d'être commandé par un tableau de
connexion qu'il faut modifier, fiche après fiche, pour effectuer un
nouveau travail, ce qui peut demander plusieurs jours.
A la suite de ce travail, Von Neumann écrivit un rapport sur un
ordinateur qui devait succéder à l’ENIAC : l’EDVAC (Electronic
Discret Variable Automatic Computer), ouvrant la voix aux
ordinateurs actuels. Son ordinateur utilisait une m émoire qui servait à
la fois au stockage du programme et des données. Cette mémoire
stockée ainsi qu’une autre technique propre à l’EDVAC permettait à
l’ordinateur d’être stoppé n’importe où dans le programme et de
pouvoir continuer par la suite, ce qui permit une plus grande souplesse
dans la programmation. L’élément - clef de l’architecture de von
Neumann était l’unité centrale de calcul, qui permettait de coordonner
toutes les fonctions de l’ordinateur.
En 1951, Eckert et Mauchly commercialisent le premier
ordinateur à programme intégré - UNIVAC (Universal Automatic
Computer). Pour recevoir les instructions, les bandes magnétiques
remplacent les cartes perforées.
La première génération d'ordinateurs était caractérisée par le fait
que les instructions correspondaient spécialement à la tâche pour
laquelle l'ordinateur avait été construit. Chaque ordinateur avait son
propre jeu de codes binaires, appelé Langage Machine, qui lui
indiquait comment fonctionner. Cela rendit les ordinateurs de cette
génération difficiles à programmer et limita leur souplesse et leur
vitesse. Une autre caractéristique de ces ordinateurs était l'utilisation
de tubes à vide, en partie responsables de leur grande taille, et de
tambours magnétiques, ancêtres des disques durs, pour le stockage des
données.
En 1952, parmi les innovations, on peut citer : la bande magnétique,
les disques magnétiques, les imprimantes et les écrans des
visualisation.
2.6. Seconde génération (1956 à 1963)
Une de découvertes les plus importantes de l’histoire humaine est
transistor. Inventé en 1947 par trois Américains de la compagnie de
Bell : Walter Brattain, John Bardeen, William Shockley il allait
grandement changer le développement des ordinateurs. Le transistor
remplaçait avantageusement les tubes à vide utilisés alors dans les
télévisions, radios et ordinateurs. Depuis, la taille des machines
électroniques n'a cessé de diminuer.
Les transistors furent utilisés pour la première fois dans un ordinateur
en 1956. Grâce à eux les ordinateurs étaient plus petits , plus rapides,
plus fiables et moins coûteux. Le Stretch d’IBM et le LARC de Sperry
- Rand en sont exemples.
La seconde génération d'ordinateurs remplaça également le langage
machine par l'assembleur, permettant l'utilisation d'abréviations en
remplacement de longs codes binaires.
Jusqu'aux années 60, il y eut un certain nombre d'ordinateurs de la
seconde génération ayant connu un certain succès commercial,
notamment dans le secteur financier, des universités ou du
gouvernement, par des compagnies telles que Burroughs, Control
Data, Honeywell, IBM, Sperry-Rand et beaucoup d'autres.
Ces ordinateurs de la seconde génération contenaient des transistors à
la place des tubes à vide, mais également des périphériques courants
pour les ordinateurs modernes: imprimante, enregistreur à bande
magnétique, disques magnétiques, mémoire, système d'exploitation et
programmes stockés dans la mémoire de l'ordinateur. (Un des plus
importants exemples est l'IBM 1401). Ils étaient très utilisés dans les
secteurs financiers.
En 1956, après trois années de recherche, IBM commercialise le
premier disque dur magnétique. Cela apporte une révolution dans le
stockage des données à la fois au plan des volumes, et des possibilités
d’accès indexées.
Des langages de haut niveau comme les FORTRAN (Formula
Translator)(1957), COBOL (Common Business-Oriented
Langage)(1960) et BASIC (1964) firent leur apparition. Ils
remplacèrent le langage machine et l'assembleur par des mots, des
phrases et des formules mathématiques beaucoup plus proches du
langage naturel, rendant les ordinateurs beaucoup plus faciles à
programmer.
Bien que les transistors représentent une nette amélioration par
rapport aux tubes à vide, ils généraient encore beaucoup de chaleur en
consommant beaucoup d'énergie, et donc endommageaient les parties
internes sensibles de l'ordinateur. Le cristal à base de quartz élimina ce
problème. Jack Kilby, un ingénieur de Texas Instruments, développa
le circuit intégré (IC) en 1958. Le circuit intégré combinait trois
composants électroniques sur un petit disque de silicium, fait de
quartz. Résultat, les ordinateurs devinrent de plus en plus petits,
puisque plus de composants étaient mis sur un seul support.
Un autre développement est l'utilisation d'un système d'exploitation
(OS - operating system) qui permettait de faire tourner plusieurs
programmes différents sur une même machine avec un programme
central contrôlant et coordonnant la mémoire centrale de l'ordinateur.
Les circuits intégrés permettent aussi de réduire considérablement le
coût du matériel. L’ordinateur devient un objet accessible à un grand
public. On s'oriente alors vers l'élaboration de langages de plus en plus
proches des langues naturelles, avec notamment l'apparition de
langages puissantes tels que : PL/1, Pascal (1968), etc.
2.7. 1968-1977
C’est une période la plus vaste pour le développement de
l’informatique. Elle commence avec l’arrivée du mini-ordinateur (le
PDP8 qui a quand même la taille de réfrigérateur) et l’invention de la
technologie MOS (Metal-Oxyde-Semi-Conducteur) qui accélère la
miniaturisation et la chute des coûts. On arrive à reduire la taille des
circuits intégrés. Le LSI (Large Scale Integration) était une technique
permettant de placer plusieurs centaines de composants simples
(transistor, diodes, etc.) sur un même support de silicium.
En 1971 apparaît l'Intel 4004 - le premier microprocesseur, qui
était le premier circuit intégré incorporant tous les éléments d'un
ordinateur dans un seul boîtier: unité de calcul, mémoire, contrôle des
entrées/sorties. Alors qu'il fallait auparavant plusieurs circuits intégrés
différents, chacun dédié à une tâche particulière, un seul
microprocesseur pouvait assurer autant de travaux différents que
possible. Très rapidement, des objets quotidiens tels que fours à
micro-ondes, télévisions et automobiles à moteur à injection
électronique ne tardèrent pas à être équipés de microprocesseurs.
A l’occasion de lancement de micro-ordinateurs fut inventé en
1973 le disque souple (floppy disc), support fiable, peu coûteux,
transportable et utilisable très facilement.
En 1968, Douglas Engelbart, fait une démonstration de
l’utilisation du principe de la « souris ». Cette invention sera reprise
plus tard par Apple pour LISA , puis en 1984 pour le Macintosh.
Cette période termine l’arrivée du micro-ordinateur banalisé
APPLE II qui va devenir bientôt un produit grand public. Entre temps
on observe encore les progrès considérables en programmation
« structurée » (Langage C), l’évolution des familles d’imprimantes
(marguerites, aiguille, laser).
2.8. 1977 à nos jours
Le micro-ordinateur avec l’arrivée de l’APPLE II (créé par Steve
Jobs et Stephen Wozniak) devient un produit banal. Des
constructeurs tels que Commodore, Radio Shack et Apple lancent sur
le marché des micro-ordinateurs prévus pour pouvoir être utilisés par
tout un chacun.
En 1977, Paul Allen et William Gates créent MICROSOFT qui
devient en quelques années le numéro 1 mondial d’édition des
logiciels pour micro-ordinateurs.
En 1981 sort PC d’IBM mais il n’apporte aucune idée
révolutionnaire.
« MAC » fait son apparition avec succès en 1984. C’est une
machine révolutionnaire par sa simplicité d’utilisation grâce à la
souris, la qualité de ses graphismes, et son prix qui le rend tout de
suite abordable en un an à plus de 300000 utilisateurs.
En même année on crée CD-ROM (Compact Disque Read Only
Memory). Cette nouvelle mémoire, dont les capacités de stockage
atteignent les giga-octets sur une surface très réduite, ouvre un
nouveau champ pour les banques de données.
1985 c’est l’année de naissance de Windows créé par Microsoft
pour PC et aussi d’Excel -rapidement considéré comme le meilleur
des tableurs.
Les ordinateurs continuèrent de diminuer en taille, jusqu’à la
création des Laptops, ordinateurs portables tenant dans une sacoche,
puis Palmtops, ordinateurs tenant dans la main.
Comme les ordinateurs étaient de plus en plus répandus, de
nouvelles façons d'exploiter leur potentiel apparurent. Devenant de
plus en plus puissants tout en diminuant de taille, ils purent être reliés
entre eux ou mis en réseau, pour partager de la mémoire, des logiciels,
des périphériques, des informations et pour communiquer entre eux.
En opposition aux mainframes, ces puissants ordinateurs distribuant
du temps machine entre plusieurs terminaux, les ordinateurs en réseau
permettent à leurs utilisateurs de s’associer autour de ce même réseau.
Utilisant soit un branchement direct, appelé notamment LAN (Local
Area Network) ou les lignes téléphoniques, ces réseaux peuvent
prendre d'énormes proportions.
Internet, par exemple, relie entre eux plusieurs millions d'ordinateurs
répartis sur la planète entière. Il sert essentiellement à envoyer et
recevoir du courrier électronique, "courrier" ou "Email", et ce de
n'importe où dans le monde.
3. Conclusion
L’informatique n’est pas née d’hier, les premiers grands concepts
datent de plus de 10000 ans. Cependant cette science ne s’est
développé que depuis un demi-siècle et le nombres de découvertes est
phénoménal sur ces dernières vingt années : il y a environ une
découvertes par jour !
La guerre a été le facteur clé de développement de l’informatique
avec trois épisodes essentielles : la deuxième guerre mondiale, la
guerre froide et la guerre des étoiles.
Le micro-ordinateur, équipé de logiciels d’ application pénètre dans
touts les secteurs. Il s’intègre dans les réseaux de télécommunication
internes (locaux) et externes (télématiques, hertziens, satellites). Il
élimine la chaîne classique de transmission de l’information de
l’entreprise ou du grand public (les minitels en France). Dans des
situations de plus en plus fréquentes cet outil effectue désormais le
travail humain d’une façon meilleure que ne le fait l’homme.
.