CHAPITRE 1, 1.6 Petit historique, les années 1960.

Les techniques de fabrication et par conséquence des réalisations évoluent rapidement.

Le principal est la demande de la NASA pour le programme spatial Apollo dont les crédits sont illimités. Un autre est la demande des entreprises attirées par les nouvelles capacités des machines.

Ce sont les améliorations apportées au procédé Planar de 1959 et l'invention du procédé MOS complémentaire (CMOS) entre autres. Elles s'appliquent aux composants électroniques et par conséquence aux ordinateurs.

Ces termes ne sont plus utilisés car les circuits sont aujourd'hui tous dans la dernière catégorie (cf. les taxinomies)

Les progrès en électronique sont accélérés par une invention de juin 1963. Frank Wanlass dépose le brevet du procédé MOS complémentaire ou CMOS (Complementary metal oxyde silicium). Avec ce procédé, la consommation d'une porte au repos est de quelques nanowatts, inférieure de six ordres de grandeur à son homologue bipolaire et de trois ordres de grandeur à son homologue PMOS.

Dans l'unité centrale, les opérateurs de virgule flottante deviennent usuels, l'un d'eux est câblé en double précision dès 1959 dans l'IBM 709 qui contient une première possibilité d'anticipation.

Les registres généraux, huit ou seize, deviennent une réalité économique à la place de l'accumulateur unique ce qui crée une nouvelle famille de processeurs.

La microprogrammation avait été inventée en 1951. Pendant les années 1950, les ordinateurs d'un même constructeur n'étaient pas compatibles entre eux. On devait récrire les programmes quand on changeait de machine ou encore mettre en œuvre une couche d'émulation logicielle de la machine précédente sur la suivante. La diffusion de la microprogrammation devient massive car on dispose alors de trois types de mémoires à des coûts différents et acceptables : la mémoire externe magnétique, la mémoire centrale à tores, la mémoire électronique beaucoup plus rapide que la précédente même si elle est beaucoup plus chère. Cette dernière est utilisée pour loger les microinstructions. On va ainsi pouvoir :

Les mêmes motifs font diffuser les techniques connues gourmandes en registres :

Deux techniques internes à l'ordinateur apparaissent, gourmandes en registres elles aussi :

la mémoire virtuelle et le pipeline apparus en 1961 dans l'Atlas de Ferranti;
la segmentation dans le GE645 en 1965 pour le système Multics.

Plus généralement, au lieu de n'utiliser que le nombre minimal de composants, il devient économique de mettre en œuvre des circuits tous identiques, quitte à n'utiliser qu'une partie des capacités de chacun. Cette perte brute en nombre de transistors ou de portes utilisés est plus que compensée par les économies d'échelle dans la fabrication des circuits et par la baisse du coût d'assemblage par la réduction du nombre de soudures. Ce début de standardisation des composants conduit à imaginer des structures régulières. La plus claire est le bus unique inventé chez Digital Equipment Corporation et mis en œuvre dans la série PDP dès 1962. Cette structure simplifie et normalise les échanges internes, les entrées, les sorties et l'adressage des périphériques. Elle fonde le mini-ordinateur qui disparaitra dans les années 1990.

De 1962 à 1968, Burroughs produit les B5000 et B5500 pourvus de la segmentation automatique (gestion des piles de données avec allocation automatique des tableaux grâce aux préfixes descripteurs). Ce sont les premières machines capables de gérer une mémoire virtuelle potentiellement illimitée.

Deux machines, STRETCH dans la version Harvest et B5500 dans un de ses deux modes de fonctionnement appliquent l'idée de flot de données. Le processeur est vu comme un transformateur qui reçoit un flot de caractères en entrée et produit un flot de sortie. Elles n'ont pas alors de successeurs immédiats. C'est la même idée qui est appliquée pour le décodage et l'exécution des instructions avec les dispositifs d'anticipation et le pipeline.

Les trois événements les plus importants en matière d'ordinateurs dans les années 1960 sont :

la naissance des mini-ordinateurs chez Digital Equipment sous les nom de PDP, du PDP-1 en 1960, au PDP-11 en 1970. Les premiers ont un jeu d'instructions très petit et de très bonnes capacités d'entrées et sorties. Ils seront largement utilisés pour la commande industrielle et le temps partagé;
la série IBM 360 à partir de 1964. Cette gamme unique remplace quatre gammes de machines spécialisées et donc incompatibles, chacune avait son jeu d'instructions, ses bandes magnétiques, tambours et disques, assembleurs, compilateurs et un marché particulier gestion, scientifique, temps réel... Ces produits étaient les 701 à 7094, les 650 à 7074, les 702 à 7080 et enfin les 1401 à 7010. Cette opération est un pari de 22 milliards de francs. La série contient un grand nombre d'innovations :

utilisation de la microprogrammation pour que toutes les machines aient le même jeu d'instructions, câblées sur les grandes, microprogrammées sur les petites;
utilisation de la même microprogrammation pour avoir simultanément des instructions de calcul scientifique et de gestion (binaire fixe, flottant, décimal, caractères, etc.). Chaque machine est pour tous les usages.
l'octet comme format unique de représentation des données, tel quel pour un caractère alphanumérique et par groupes formant des mots de 32 bits ou 64 bits pour le calcul scientifique, il était utilisé partout, en mémoire centrale, sur les bandes, les disques, pour l'impression, etc.
des canaux programmables pour les entrées et sorties;
des instructions spéciales (SVC, Test & Set) pour les systèmes d'exploitation;
une capacité d'adressage sur 24 bits (16 Mo) alors que les mémoires centrales avaient 64ko;
l'utilisation des en couche mince très fiables, les micromodules.
le tout était accompagné d'un grand nombre de logiciels, ce qui avait fait défaut au Gamma 60.

le CDC 6600 de Control Data en 1966. Il est le successeur du CDC 3600. C'est une machine multi-opérateurs, définie par Seymour Cray. Le processeur traite des mots de 60 bits. Il contient dix unités fonctionnelles capables de travail simultané. Elles sont alimentées en barillet par un distributeur d'instructions et de données qui est une file d'attente câblée, on dirait aujourd'hui un pipeline. Il a 64 instructions courtes pour faire des opérations de registre à registre et les transports de registre à mémoire, on dira plus tard architecture «lit-écrit» ou «charge-décharge» pour «load-store» qui préfigurent les machines RISC. Il a d'autres instructions originales : le chargement d'un registre d'adresse «de lecture» provoque le chargement de la donnée de cette adresse dans le registre de donnée correspondant; le chargement d'un registre d'adresse «d'écriture» provoque l'écriture du contenu du registre de donnée correspondant à cette adresse en mémoire. C'est le premier super ordinateur qui unit réussite technique et succès commercial. Les moyens mis en œuvre sont lourds : l'unité centrale en technique ECL est maintenue à une température constante au dixième de degré par une circulation forcée de fréon. Control Data se heurte à IBM qui annonce tôt après CDC un super ordinateur IBM 90 qui ne sera jamais fabriqué. Cette annonce a pour but de retenir les clients d'acheter un CDC 6600 en attendant la sortie de la machine IBM. La manœuvre réussit bien. Sa réédition à la sortie du CDC 7600 en 1969 se concluera par une condamnation lourde d'IBM sur plainte de Control Data.

Autres réalisations et divers faits.

Entreprise	Nombre de machines	% de machines
IBM	4806	65,8
Rand Corporation	635	8,7
Burroughs	161	2,2
CDC	147	2,0
NCR	126	1,7
RCA	120	1,6
General electric	83	1,1
Honeywell	41	0,6
autres	1186	16,3
Total	7305	100

En 1962, Philippe Dreyfus, ingénieur chez Bull, imagine le mot informatique, contraction des mots information et automatique, pour remplacer le très lourd et mal conçu «computer science».

Burroughs annonce le B8500, candidat au titre de plus grand ordinateur du monde pouvant contenir jusqu'à 14 processeurs. Il provient de la machine militaire D825.

La même année le mathématicien canadien Kenneth Iverson conçoit «A programming language» ou APL. Ce langage interprété, extrêmement spécialisé en calcul scientifique, reste un modèle de concision. Il suscitera des passions, certains allant jusqu'à en préconiser l'emploi en gestion.

Le groupe français d'assurances Drouot réalise la première installation européenne de gestion à distance sur IBM 1410.

En septembre 1964, une liaison transatlantique est réalisée via le satellite Telstar depuis le laboratoire d'IBM France à La Gaude et IBM annonce PL/1, «Programming language number one». Il est voulu universel et doit remplacer à court terme tous les langages de programmation. Pour son promoteur, ce langage va de pair avec l'idée que la série 360 est universelle, rompant ainsi avec la notion de machine spécialisée par destination. Il sera utilisé dès l'année suivante pour écrire le système d'exploitation Multics.

dérivé d'Algol, il a une structure de blocs;
son système de gestion de fichiers, bien formalisé est supérieur à celui de COBOL;
ses fonctions de calcul scientifique sont meilleures que celles de Fortran, y compris pour les tableaux, les nombres complexes et la gestion de la précision sur des mots de 64 bits fixes ou flottants;
il traite les listes comme Lisp;
il est réentrant comme Algol et Lisp;
il a un jeu complet d'opérateurs pour manipuler les chaînes de caractères et de bits;
il possède des primitives de synchronisation pour gérer les multitâche et multitraitement;
il a enfin un macro-générateur pour traiter des extensions du langage et sa syntaxe le rend très facile à apprendre.

Son avantage pour IBM, un défaut pour les autres, est de nécessiter une puissance de calcul considérable pour l'époque et beaucoup de mémoire à une époque où les grands ordinateurs des concurrents n'ont que 64k octets de mémoire.

Le langage Ada plus récent a au moins deux points communs avec lui. Le premier est que l'on a voulu mettre dans le langage tout ce que l'on savait. Le second est que celui qui tente de l'imposer est un organisme à caractère monopolistique (département américain de la défense pour Ada). IBM avait sous-estimé les poids de l'histoire, des investissements non amortis et des habitudes. COBOL et FORTRAN restèrent largement en usage. Dans un autre domaine le bus MCA des années 80 fut de la même veine.

Cette même année 1964, American Airlines met en place le système de réservation SABRE constitué de 1200 terminaux connectés à deux IBM 7090, le second double le premier. Le réseau de lignes téléphoniques a 20 000 km. Les multiplexeurs gèrent jusqu'à 10 lignes à grande distance. Les informations accessibles sont rassemblées dans une base de données. C'est un des premiers systèmes de Data base/Data communication (DB/DC). Le système est utilisé par du personnel non spécialisé en informatique.

La société Digital Equipement Corporation (DEC) a été créée par les frères Ken et Sam Olsen et Harland Anderson, tous anciens du MIT, pour réaliser des circuits logiques utilisables comme briques dans des systèmes de commande numériques. Ken Olsen avait participé à la mise au point de Whirlwind. DEC va fabriquer des machines, sous le nom de PDPn (n: numéro de série). Le PDP1 est un ordinateur pour le temps réel. Il a 4 k mots de 18 bits et est vendu 120.000 dollars d'alors, prix très raisonnable qui n'est que 5% du prix de l'IBM 7094. Grande nouveauté, il a un écran graphique de 512x512 points, qui est un tube de radar. Chaque programme est suspendu d'office toutes les 140 millisecondes. La machine peut ainsi être utilisé en mode interactif. Il sera suivi en format 18 bits par les PDP 4, 7, 9 et 15. D'autres PDP ont des mots 16 bits PDP 11, des mots de 36 bits pour le calcul scientifique PDP 3, 6 et 10, ou de 12 bits pour des applications médicales PDP 5, 8, 12 et 14. Ces machines sont programmées en autocodeur puis en langages interprétés ou compilés.

Edouard de CASTRO, ingénieur chez DEC qui avait déjà largement contribué à la machine à 12 bits a une grande idée. Reprenant l'architecture du PDP 5, il conçoit une machine toute nouvelle. D'abord elle est montée sur une chaîne et non plus assemblée sur plate-forme, ensuite, elle utilise une technologie très bon marché : des composants grand public utilisés très en deçà de leur capacité affichée et enfin, comme entrée-sortie un télétype bon marché en matière plastique, l'ASR 33. Cette machine, d'architecture très simple, eut pour nom PDP8. Elle était livrée pour 16 000 dollars avec tous ses plans et des accessoires pour la dépanner voire la modifier. Elle fonctionnait sans climatisation. On créa un club d'usagers (le DECUS pour DEC users) pour échanger les programmes qui alors étaient gratuits chez tous les constructeurs. Le manuel d'utilisation fut diffusé en livre de poche chez les marchands de journaux et nombre de jeunes scientifiques y apprirent la programmation. 50 000 exemplaires furent vendus. Certes le PDP 8 paraîtrait cher aujourd'hui mais pour la première fois un ordinateur quittait l'ambiance de forteresse climatisée des centres de calcul et les utilisateurs travaillèrent librement dans leurs laboratoires.

En 1966 toujours, naît en France un avatar technocratique, le Plan-calcul, conçu et mené pour assurer l'indépendance nationale en matière d'ordinateurs dans une logique d'arsenal. Il est monté après que la Compagnie des machines Bull, épuisée par l'aventure du Gamma 60 a été vendue à General Electric (États-Unis). Une équipe issue de Bull avait entre temps conçu une belle machine PALLAS sortie en 1963, dans la Société européenne pour le traitement de l'information (SETI).
La Pallas avait plusieurs particularités notables :
.une mémoire centrale asynchrone;
.une unité de virgule flottante;
.le codage ASCII paru la même année;
.la multiprogrammation;
.huit canaux d'entrée et sortie;
.plusieurs langages de programmation : Algol, Fortran, Geai (gestion et automatisation intégrée);
.la récursivité par la commande RP renvoi en procédure.
Elle n'a pas eu de successeur.

la délégation à l'informatique, une structure étatique dirigée par un politique Robert Galley puis par un ingénieur des mines Maurice Allègre, elle sera supprimée en 1978;
l'IRIA Institut de recherche d'informatique et d'automatique, sous la direction du professeur Michel Laudet, le professeur André Lichnerowicz étant président du Conseil scientifique;
la CII, une société, constituée par la fusion quasiment forcée de deux entreprises réticentes :

la CAE (Compagnie européenne d'automatisme électronique créée en 1960 par CSF, Thompson Ramo Woolridge et Intertechnique), accompagnée d'ANALAC spécialisée dans le calcul analogique par courants porteurs qui relevaient toutes deux du groupe CITEC;
la SEA, relevant du groupe Schneider

la SPERAC (Systèmes et périphériques associés aux calculateurs) créée par THOMSON et CDC (Compagnie des Compteurs), elle disparaîtra peu après.

La CII a un capital de 1 MF, réparti à raison de : 56,4% pour la CITEC, holding CGE et CSF, 33,3% pour le groupe Schneider, 10,3% pour le groupe Rivaud (Intertechnique et Kali Sainte Thérèse). Chiffre d'affaires prévu pour 1968 : 330 MF. PDG : Jacques Maillet. DGA : Jean Auricoste.

Le lecteur trouvera de plus amples développements sur les dilapidations d'argent public qui en ont résulté dans l'annexe asi0010.

La lenteur relative des périphériques d'entrée et de sortie vis-à-vis du processeur, avait déjà les palliatifs cités précédemment. Les différences qui se creusent entre les temps d'accès aux périphériques et les performances des processeurs conduisent à la multiprogrammation (multiprogramming) et au partage de temps (time sharing) pour saturer les processeurs encore chers, multiprogrammation sur IBM STRETCH (7030) en 1960, partage de temps sur les IBM 7090-7094 sous le nom de CTSS créé au MIT en 1961 par Fernando Corbato, professeur d'ingénierie et Robert Fano. Quand les performances de matériels couplés s'écartent il faut inventer des palliatifs.

Une multiprogrammation est réalisée en 1966 à l'université de Paris par Jacques Arsac sur l'ordinateur israélien Elbit.

La multiprogrammation et le partage de temps rendent nécessaire l'augmentation du nombre d'instructions de base notamment pour les changements de tâches, pour la protection de la mémoire et pour la gestion des priorités. La microprogrammation enfin réalisée rend cet accroissement peu coûteux, ce qui n'aurait pas été le cas si le séquenceur était resté câblé.

De plus, la plupart des périphériques étaient propres à une machine en particulier. IBM décide que dans la série 360, annoncée le 7 avril 1964, les périphériques seront interchangeables. Le numéro 360, signifie 360° d'ouverture car ces ordinateurs couvrent tous les besoins de l'entreprise : 20, 30, 40, 50, 60, 62, 70, puis 65, 85, 91 et 92.

Le 360/30 faisait 33 000 additions par seconde, le 360/91, 2 500 000. La famille offrait en tout 19 combinaisons de débits de calcul et de capacité de mémoire et avait quelque 44 périphériques compatibles. Les circuits des 360 étaient «en couche mince», technique créée par IBM par laquelle on plaçait des circuits minuscules sur des modules de céramique de 1 cm².

Une autre façon de voir la série 360 est de raisonner en termes d'architecture fondée sur un jeu d'instructions. Elle a été le fondement de la série IBM 360 dont les machines étaient toutes identiques pour l'utilisateur, sauf les performances. Le 360/85 est contient un cache. Le plus élevé dans la gamme, 360/91 fut le seul où toutes les ressources visibles par le programmeur via le jeu d'instructions étaient câblées.

Caractéristiques des premiers IBM 360

caractéristiques\modèles	30	40	50	60
Performance relative	1	3,5	10	21
Temps de cycle (ns)	1000	625	500	250
Mémoire maximum (ko)	64	256	256	512

Un autre développement majeur de cette décennie est la mémoire virtuelle qui combine des techniques obligatoires ou optionnelles :

la translation dynamique des adresses;
la pagination qui partage l'espace d'adressage en pages, indépendamment de leur localisation physique. Elle fournit les deux possibilités d'extension et de contraction apparentes de la mémoire centrale (ATLAS de Ferranti en 1961 avec mémoire virtuelle);
la segmentation des programmes et des données, qui découpe les blocs d'informations en ensembles logiques. Les segments, de par leur homogénéité, peuvent alors recevoir des descripteurs, des attributs de protection et des droits d'accès.

Le cache complète un étagement régulier des temps de réponse des différents supports de mémoire à raison inverse de leur capacité : registre, cache, mémoire, disque et bande magnétique.

Une nouveauté non architecturale mérite l'attention, le code ASCII est publié comme première norme informatique en 1963, l'année suivante paraît l'Avis V24.

Le calcul analogique disparaît dans les années 1960. Cette notion était très ancienne même si elle n'avait été bien expliquée qu'à une époque récente. Les calculateurs analogiques travaillaient sur des grandeurs continues. Ils étaient spécialisés ou universels. Un plan, une maquette sont des modèles analogiques d'une réalité. On isole certaines propriétés grandeurs ou proportions d'une réalité pour les étudier.

Le calcul analogique relève de la théorie des modèles car il ne s'agit pas plus de la réalité que «la carte n'est le territoire». Une machine analogique est un système physique dont certains paramètres commandables et mesurables sont reliés entre eux par des relations connues. Il opère sur des grandeurs continues. Spécialisé ou universel, il a eu un rôle important. L'astrolabe du Moyen âge était une machine analogique, comme l'extraordinaire machine grecque d'Antikythéra ou encore la machine à calculer les marées à Dakar du CNAM. Il en était de même pour la règle ou l'hélice à calcul, les cuves rhéographiques, les souffleries aéronautiques, les bassins d'essais des carènes et très récemment la maquette construite pour étudier l'influence d'aménagements maritimes sur la topographie de la baie du Mont Saint Michel.

Le calculateur analogique n'était pas a priori spécialisé. Il était constitué au début du siècle par des roues et des disques et des billes, plus tard par des intégrateurs et des potentiomètres. Leurs combinaisons simulaient la résolution d'équations différentielles. La société SEA, qui produisit les premiers ordinateurs en France était aussi spécialisée en calcul analogique. Les derniers travaux d'importance avaient abouti aux calculateurs à courants porteurs produits au début des années 1960 par la CSF sous le nom d'ANALAC.

Ce sont les progrès considérables de l'électronique numérique qui ont donné l'avantage au calcul numérique. Même des souffleries aéronautiques ont été remplacées par des ordinateurs vectoriels de grande puissance appelés souffleries numériques par les avionneurs.

Cette voie peut surgir à nouveau à la faveur de couplages avec des dispositifs optiques quasi instantanés, pour des calculs d'hologrammes par exemple.

Signalons en dernier lieu une curiosité. La machine MU5, Manchester university 5, est définie en 1969, achevée en 1974. Elle est le seul représentant entre 1952 et aujourd'hui de la catégorie des machines asynchrones ou machines sans horloge centrale déjà citées.

En 1968, 30 000 ordinateurs sont en fonctionnement dans le monde mais ils restent difficiles d'emploi et leur fiabilité augmente lentement.

SSI (Small Scale Integration)	de 1 à 10 transistors
MSI (Medium Scale Integration)	de 10 à 100-500 transistors
LSI (Large Scale Integration)	de 100-500 à 20000 transistors
VLSI (Very Large Scale Integration)	de 20000 à 300000 transistors
SLSI, Super Large Scale Integration	plus de quelques centaines de milliers

Simple instruction	Simple donnée	SISD
Simple instruction	Multiple donnée	SIMD
Multiple instruction	Simple donnée	MISD
Multiple instruction	Multiple donnée	MIMD