CHAPITRE 1, 1.10 Petit historique, compléments.

L'auteur est grandement redevable à Pierre Ernst, de Carleton au Canada pour ce paragraphe.

En URSS, le matériel informatique n'a jamais eu des performances remarquables mais les travaux en mathématiques et en programmation ont été notables. La première machine électronique identifiée au début des années 50, est le MESM (Malaya electronnaya schetnaya mashina). C'est un calculateur à programme externe. Il parait avoir été fabriqué avec le moins de tubes possibles et avoir été inspiré par les rapports disponibles sur le Mark I et l'ENIAC.

Il n'est pas facile de dire pour les suivants s'il s'agit de calculatrices ou d'ordinateurs.

En 1953, le BESM I a des moyens d'entrée/sortie très rudimentaires. Il utilise des lignes à retard et des tubes de Williams. Ces composants étaient fortement rationnés. Il semble que les constructeurs du BESM I ont utilisé des rebuts de la seule usine soviétique de tubes à vide.

En 1957 est produit M4, le premier ordinateur à transistors, industrialisé en 1963.

Le M20 a été mis en service vers 1956 pour les travaux relatifs à l'activité spatiale. Ce fut là un nouveau débouché pour l'informatique (tout comme aux États Unis).

En 1964, apparaissent les Minsk, dont plusieurs modèles sont fabriqués en série. Le Minsk22 a été fabriqué à 2000 exemplaires et utilisé de jusqu'à 1976. En 1969, une première expérience de multitraitement est faite avec un Minsk22 et un Minsk2 connectés.

En 1965, l'Institut de mécanique de précision et technique des ordinateurs de Moscou commence la conception du super ordinateur BESM-6. Il sera mis en production en 1967. La processeur a des mots de 48 bits, est cadencé à 9 MHz, est donné pour 1 Mips. Il contient 192 ko de mémoire à tores, mémoire virtuelle et pipeline. Il sera fabriqué à 350 exemplaires.

Les bandes magnétiques, peu fiables semble-t-il, avaient 16 pistes :
6 pour les données;
2 pour les contrôles de parité;
8 pour répéter les données et les bits de parités.

Le premier compilateur a été conçu par Lyapunov en 1955 pour le langage PP-2. En 1958, après une rencontre USA/URSS, les soviétiques adoptent le langage ALGOL. Le premier compilateur d'Algol 60 a été écrit pour le M20.

1960 E. V. Yevreinov de l'Institut de mathématiques de Novossibirsk (IMN) commence un travail sur une machine à couplage fort et grain fin avec une interconnexion programmable.

1966 Le Minsk222 est achevé par E. V. Yevreinov à l'Institut de Mathématiques de Novossibirsk.

1976 La définition du multiprocesseur PS-2000 commence à l'Institut des problèmes de contrôle de Moscou et à l'institut scientifique de recherche sur la commande par ordinateur de Severodonetsk en Ukraine.

1980 Le premier multiprocesseur PS-2000 entre en service. Il contient 64 processeurs à 24 bits sur un bus segmenté, chaque processeur est adressable séparément. La performance est donnée pour 200 Mips. Il en sera fabriqué environ 200 de 1981 à 1989.

1986 L'Elbrouz2 est achevé. Il contient 10 processeurs pour 125 Mips et 94 Mflops crête. Environ 200 exemplaires seront fabriqués.

Il faut prendre avec précautions les affirmations relatives aux dates et aux performances des machines. Elles sont le résultat de compilations d'articles contemporains des faits et reflètent l'optimisme obligatoire sur les conquêtes du socialisme. L'interrogation des spécialistes n'apporte pas autant de lumières qu'on pourrait l'espérer car le cloisonnement entre instituts était la règle.

Pour la petite histoire, l'auteur a entendu Robert Lattès lui raconter qu'en 1966, visitant un centre de calcul équipé d'un Oural2, et s'intéressant fortement aux compilateurs, il lui avait été avoué après deux jours d'interrogations que la compilation de Fortran était faite à la main. Il vit d'ailleurs la salle ou travaillaient les compilateurs et les compilatrices.

La production actuelle est pour l'essentiel celle de clones, tant de PC que de stations de travail.

Voici un bref résumé de caractéristiques connues des premières machines :

Nom	Date	Nb d'op./s	Arithmétique	Bits/mot	Mémoire	Nb de mots	Bandes nb de mots	Nb de tubes
MESM	1951	?	fixe	21	registre	94	/	3800
BESM	1952	8000	flottante	39	tubes	1024	4*30000	4000
M-2	1952	2000	fixe	34	tubes	512	20000	1879
CEM-1	1953	350	fixe	31	LM*	496	/	1700
Strela	1953	2000	fixe	43	tubes	1024	2*100000	8000
Oural	1955	100	fixe	35	RM*	1023	40000	870
M-3	1956	30	fixe	30	RM*	2048	/	805
Gifti	1957	100	fixe	32	registre	1800	/	?
Kiev	1959	10000	fixe	40	ferrite	1024	/	2300
Setun	1959	4500	flottante	18	ferrite	81	/	40
Oural2	1959	5000	flottante	40	ferrite	2048	/	1200
Minsk	1959	2500	fixe	31	ferrite	204	8/	1200
Razdan	1959	5000	flottante	36	ferrite	2048	120000	1200
M-20	1959	20000	flottante	45	ferrite	4096	4*75000	3500

LM : ligne à retard à mercure,
RM : rouleau magnétique, probablement un tambour.

Nous avons relevé que les inventions architecturales datent pour la plupart des années 1950, un petit nombre a été ajouté pendant les années 1960. Leur diffusion a suivi à des dates assez variables. La relève en matière de progrès a été prise par la microélectronique à partir de 1958 sous l'aspect de trois facteurs qui ont porté la généralisation des inventions architecturales.

Le premier facteur, le plus connu, est l’intégration de plus en plus élevée de circuits «actifs» sur la même puce de silicium (typiquement, un morceau de plaquette de dimensions 10mm X 10mm avec une épaisseur de 0,4 mm). Jack S. Kilby, de Texas Instruments, avait placé en 1958 un transistor, quatre résistances et un condensateur sur une puce. Les premiers circuits commercialisés vers 1965 contenaient quelques transistors et résistances. Les circuits actuels produits en masse contiennent des millions de transistors, typiquement de 300 pour les mémoires dynamiques, de 256 mégabits. Ce premier facteur de cent millions a été rendu possible par les techniques de miniaturisation de plus en plus poussées.
Le deuxième facteur est la réduction, dans les mêmes proportions, du coût d’une fonction élémentaire: un transistor coûtait de 1 à 2 dollars de 1960; un circuit «simple» à maturité (la mémoire), coûte environ 5 dollars en valeur courante. Le prix de 300 millions de transistors est le même que celui d'un transistor isolé. Les coûts à performance constante diminuent de 30% par an.
Le troisième facteur est le rendement de fabrication: il faut évidemment prendre en compte le fait qu'il s'agit de cent millions de transistors et non plus d'un seul en 1960.

Quant à la fiabilité, elle a suivi dans les mêmes proportions et au delà par la réduction du nombre de soudures.

Telles que détaillés ci-dessous, elles s'appliquent pour l'instant. Comme toute chose, elles ne pourront pas continuer indéfiniment.

circuits logiques :

nombre de transistors +60% par an, répartis en 50% pour la densité et 10% pour la taille du substrat;
fréquence de fonctionnement +50% par an, à peu près en proportion de la densité;

mémoire vive :

densité +60% par an;
débit +30% en 10 ans;

disque :

densité +50% par an (était 25%);
débit +30% en 10 ans.

Les circuits intégrés sont toujours une part importante du coût des ordinateurs. Les circuits de mémoire ont toujours à peu près la même surface (de .25 à 1 cm carré) et leur taux de rejet sont d'environ 60% en début de fabrication et finissent à peu près à 0. Le prix initial est très élevé, pour amortir au plus vite les investissements. En fin de vie, le prix du circuit est calé sur son coût de fabrication plus marges, quelques dizaines de francs.

la mémoire statique SRAM utilise 4 ou 6 transistors par bit, on trouve des circuits de 16 Mbits avec des temps d'accès d'environ 12ns;
la mémoire dynamique DRAM utilise 1 transistor et un condensateur par bit. Les circuits 64 Mbits sont disponibles avec des temps d'accès d'environ 50ns et un délai entre deux accès du double, le temps de cycle;
la mémoire ROM utilise 1 transistor et une connexion par bit. Les densités et temps d'accès sont comparables à ceux des mémoires dynamiques;
la mémoire PROM utilise 1 transistor et un fusible par bit;
les mémoires EPROM et EEPROM utilisent 1 transistor normal et un transistor a grille flottante par bit;
la mémoire FRAM (mémoire flash), utilise 1 transistor et un condensateur magnétique par bit, plus dense que l'EEPROM, mais pas adressable par octet. On peut attendre des performances comparables à celles de la mémoire dynamique sans besoin de rafraîchissement car elle n'est pas volatile;
la mémoire statique en arséniure de gallium AsGa, en puces de 4K a un temps d'accès de 2ns;
les mémoires holographiques en 3D arriveront vers 2003 disent certains spécialistes, leurs densités et débits seraient considérables jusqu'à remplacer les disques. Les capacités actuelles sont de 48 Mo/cm³ avec un objectif de 10 Go/cm³.

On trouvera d'autres développements plus loin ainsi que quelques prévisions et perspectives techniques dans la conclusion asi9997.

Beaucoup d'expériences ont été tentées, beaucoup de modes ont été lancées puis abandonnées. La tendance est très forte de ne retenir que 'ce qui a très bien marché', et c'est bien dans ce travers que nous sommes très certainement tombé dans tout cet historique. L'ignorer peut amener à concevoir à nouveau des systèmes mort-nés, non maintenables, etc.

machines à 3 adresses;
machines ternaires avec des composants binaires;
langages fort bien faits mais à prétention universelle : PL/1 et Ada;
protocoles de transmission non normalisés;
conception de machines spécialisées entièrement câblées en petit nombre;
mémoires à bulles magnétiques;
utilisation de l'effet Josphson;
la très fameuse cinquième génération japonaise dans les années 1980, depuis lors abandonnée.

Ajoutons y les bévues et les gouffres financiers ouverts en France par les décisions gouvernementales de nature dirigiste, on en trouvera quelques détails dans l'annexe asi0010.

Pour ne pas trop battre sa coulpe, nous renvoyons le lecteur à l'annexe asi0007 qui contient quelques bévues nées ailleurs, qui ont été exprimées haut et fort par des scientifiques ou responsable de grand renom.

Il y a toutefois une autre façon de voir et de comprendre le phénomène des échecs.

L'idée provient de la lecture d'un article de Timothy Ferris, «La conquête de Mars à portée de budget», paru dans La Recherche, pp 66 à 74, n°304, 1997, qui lui-même cite Freeman Dyson, faisant l'éloge de l'échec comme facteur de progrés en aéronautique. Il estime qu'environ «100 000 (?) modèles d'avions différents furent essayés pendant les années 1920 à 1930. De nombreux pilotes s'écrasèrent et de nombreuses compagnies aériennes firent faillite. Parmi ces 100 000 types d'avions, une centaine survécurent et formèrent la base de l'aviation moderne. L'évolution de l'avion a suivi un processus comparable au schéma darwinien, dans lequel la majorité des variétés d'avion échouèrent à survivre, exactement comme la grande majorité des espèces animales ont disparu par extinction. Grâce à cette sélection, les quelques modèles d'avions survivants se montrent étonnamment fiables, économiques et sûrs.»

Les mêmes observations peuvent être faites pour la fabrication des verres et des outils métalliques au long de plusieurs millénaires.

Les très (trop) nombreux modèles d'ordinateurs relèvent-ils du même processus ? On peut raisonnablement le croire dans la mesure où nous sommes à peu près dans la même situation que l'aéronautique, une théorie incapable de produire des schémas réalistes, un foisonnement d'inventions et finalement une variété qui fait de nos réalisations des sortes d'observables (cf. asi0002 et asi1800). Les exemples du génie inventif sont nombreux :

les 30 compteurs de programme de la machine Lincoln TX-2 de 1957, ils étaient affectés pour nombre d'entre eux à des périphériques pour gérer les entrées et sorties;
l'«accumulateur volant» du GE 400, constitué par 4 mots successifs de mémoire désignables à tout instant par le programme; on n'amenait pas une donnée dans l'accumulateur, on plaçait l'accumulateur sur une donnée;
la microprogrammation du B1700, changée à volonté pour que le jeu de microinstructions soit adapté au langage de l'application ou au système d'exploitation.