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RÉSUMÉ
L'article commence par une brève histoire des machines informatiques et introduit ensuite les principes de base de l'architecture des ordinateurs. Il présente les notions nécessaires avant d'aborder les principes et techniques utilisées pour optimiser les différents organes constituant un ordinateur, ainsi que leur interaction. Il introduit les différents paradigmes qui ont influencé l'évolution des architectures, en mettant en évidence l'origine historique de ces notions. Il montre, à chaque étape, les différents facteurs humains et technologiques qui ont agi sur la conception de ces machines, et présente les grandes techniques qui ont permis d'augmenter de façon spectaculaire la puissance de traitement de ces machines.
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François ANCEAU : Ingénieur INPG Grenoble - Professeur émérite au CNAM
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Daniel ETIEMBLE : Ingénieur INSA Lyon - Professeur à l'université Paris Sud
INTRODUCTION
L'objectif de ce document est de servir d'introduction à une série d'articles traitants, de manière approfondie, l'architecture des ordinateurs. Nous commençons par « une brève histoire des machines informatiques » suivie d'une « introduction aux principes architecturaux de base des ordinateurs ». Ces documents introductifs ne prétendent évidemment pas à l'exhaustivité. Leur objectif est :
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de présenter les notions de base qui vont permettre d'aborder de manière approfondie les différents principes et techniques utilisées pour optimiser les différents organes constituant un ordinateur ;
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d'introduire les différents paradigmes qui ont influencé cette évolution ;
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de mettre en évidence l'origine historique de ces notions, principes et paradigmes ;
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de montrer l'importance, à chaque étape, des différents facteurs humains et technologiques qui ont agi sur la conception de ces machines ;
-
de présenter les grandes techniques qui ont permis d'augmenter de façon spectaculaire la puissance de traitement de ces machines.
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Introduction aux principes architecturaux de base des ordinateursArticle inclus dans l'offre
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1. Brève histoire des machines informatiques
L'histoire des machines à traiter l'information trouve ses racines loin dans l'histoire et se poursuit actuellement à un rythme très rapide. Nous verrons que cette discipline s'est toujours développée en absorbant d'autres courants qu'elle a prolongés en leur ouvrant de nouvelles possibilités. Elle s'est également divisée en plusieurs voies qui ont connu des devenirs très variables allant du succès à l'abandon.
Pour expliquer les origines de cette histoire, nous la diviserons en quatre grandes périodes :
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les prémisses du calcul automatique ;
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les machines à calculer automatiques ;
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du calcul numérique à l'ordinateur ;
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vers l'ubiquité.
1.1 Prémisses du calcul automatique
Ce qui va donner les machines à calculer programmables peut être vu comme la convergence de trois courants très anciens :
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la notion d'algorithme qui prend ses racines dans l'Antiquité. Elle a été formulée en Perse dès le IX e siècle par Al Khwãrizmï. Elle consiste à décrire précisément les processus nécessaires à la réalisation de calculs complexes. Cette notion ne sera réellement formalisée que onze siècles plus tard par Alan Turing en 1936 et Alonzo Church en 1944 (le mot « algorithme » provient d'ailleurs d'une déformation d'Al Khwãrizmï) ;
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la mécanisation des opérations de calcul qui a débuté au XVII e siècle avec les travaux de Wilhelm Schickard en 1623, la série des Pascalines de Blaise Pascal en 1642 puis la machine à effectuer les multiplications de Gottfried Wilhelm Leibniz en 1694 ;
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la programmation. Celle-ci est vraisemblablement apparue au Moyen Âge pour réaliser des carillons automatiques dans lesquels un tambour muni de picots déclenche une séquence de frappes sur des cloches. Cette technologie s'est ensuite développée pour l'animation des automates et la commande des métiers à tisser automatiques (Jacques de Vaucanson, 1745). Joseph Marie Jacquard qui eut l'idée de remplacer les tambours à picots par des cartes perforées, inventées par Jean-Baptiste Falcon en 1728 à partir du papier perforé inventé par Basile Bouchon en 1725.
La synthèse de ces trois courants fut réalisée par Charles Babbage. Celui-ci proposa...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MOUNIER-KUHN (P.E.) - L'informatique en France – L'émergence d'une science. - PUPS (2010).
-
(2) - ANCEAU (F.) - De von Neumann aux super-microprocesseurs. - Dans : Qu'est-ce que les technologies, éd. MICHAUD (Y.), Odile Jacob, vol. 5, p. 89-104 (2001).
-
(3) - Qui a inventé l'ordinateur ? - Les cahiers de Science et Vie, Grands ingénieurs, hors série, no 36, déc. 1996.
-
(4) - ICHBIAH (D.) - Bill Gates et la saga de Microsoft. - Pocket (1995).
-
(5) - KIDDER (T.) - Eagle. - Flammarion (1982).
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(6) - BELL (C.G.), NEWELL (A.) - Computer structures : readings and examples. - McGraw-Hill (1971).
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