Anggi Luna Diary 16082025

Informatique - Partie 4
Ordinateurs numériques
Électromécanique
Le mémoire de maîtrise de Claude Shannon, rédigé en 1937, a posé les bases de l'informatique numérique. Son idée d'appliquer l'algèbre booléenne à l'analyse et à la synthèse des circuits de commutation est le concept fondamental de tous les ordinateurs numériques électroniques.

En 1938, la marine américaine avait développé le Torpedo Data Computer, un ordinateur analogique électromécanique pour sous-marins qui utilisait la trigonométrie pour résoudre le problème du tir d'une torpille sur une cible mobile. Pendant la Seconde Guerre mondiale, des dispositifs similaires ont été développés dans d'autres pays.

Les premiers ordinateurs numériques étaient électromécaniques ; des commutateurs électriques pilotaient des relais mécaniques pour effectuer les calculs. Ces appareils, à faible vitesse de fonctionnement, ont finalement été remplacés par des ordinateurs entièrement électriques beaucoup plus rapides, utilisant initialement des tubes à vide. Le Z2, créé par l'ingénieur allemand Konrad Zuse en 1939 à Berlin, fut l'un des premiers exemples d'ordinateur à relais électromécanique.

En 1941, Zuse succéda à sa précédente machine avec le Z3, le premier ordinateur numérique électromécanique programmable et entièrement automatique au monde. Le Z3 était équipé de 2 000 relais, implémentant un mot de 22 bits fonctionnant à une fréquence d'horloge d'environ 5 à 10 Hz. Le code du programme était fourni sur film perforé, tandis que les données pouvaient être stockées dans une mémoire de 64 mots ou saisies au clavier. Il était assez similaire aux machines modernes à certains égards, ouvrant la voie à de nombreuses avancées telles que les nombres à virgule flottante. Plutôt que le système décimal, plus difficile à mettre en œuvre (utilisé dans la conception antérieure de Charles Babbage), l'utilisation d'un système binaire signifiait que les machines de Zuse étaient plus faciles à construire et potentiellement plus fiables, compte tenu des technologies disponibles à l'époque. Le Z3 n'était pas en soi un ordinateur universel, mais pouvait être étendu pour être complet selon la méthode de Turing.

L'ordinateur suivant de Zuse, le Z4, devint le premier ordinateur commercial au monde ; après un retard initial dû à la Seconde Guerre mondiale, il fut achevé en 1950 et livré à l'ETH Zurich. L'ordinateur a été fabriqué par la propre entreprise de Zuse, Zuse KG, fondée en 1941 à Berlin. C'était la première entreprise à se consacrer exclusivement au développement d'ordinateurs. Le Z4 a inspiré la construction de l'ERMETH, premier ordinateur suisse et l'un des premiers en Europe.

Tubes à vide et circuits électroniques numériques
Les éléments de circuits purement électroniques ont rapidement remplacé leurs équivalents mécaniques et électromécaniques, tandis que le calcul numérique remplaçait le calcul analogique. L'ingénieur Tommy Flowers, travaillant à la station de recherche de la Poste de Londres dans les années 1930, a commencé à explorer les possibilités d'utilisation de l'électronique pour le central téléphonique. L'équipement expérimental qu'il a construit en 1934 est entré en service cinq ans plus tard, transformant une partie du réseau de centraux téléphoniques en un système de traitement de données électronique utilisant des milliers de tubes à vide. Aux États-Unis, John Vincent Atanasoff et Clifford E. Berry de l'Université d'État de l'Iowa ont développé et testé l'ordinateur Atanasoff-Berry (ABC) en 1942, le premier « ordinateur numérique électronique automatique ». Ce modèle était également entièrement électronique et utilisait environ 300 tubes à vide, avec des condensateurs fixés dans un tambour mécanique rotatif servant de mémoire.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, les décrypteurs britanniques de Bletchley Park remportèrent de nombreux succès en décryptant les communications militaires allemandes cryptées. La machine de cryptage allemande Enigma fut d'abord attaquée à l'aide de bombes électromécaniques, souvent utilisées par des femmes. Pour décrypter la machine allemande Lorenz SZ 40/42, plus sophistiquée, utilisée pour les communications de haut niveau de l'armée, Max Newman et ses collègues chargèrent Flowers de construire le Colossus. Il passa onze mois, à partir de début février 1943, à concevoir et à construire le premier Colossus. Après un essai fonctionnel en décembre 1943, le Colossus fut expédié à Bletchley Park, où il fut livré le 18 janvier 1944 et attaqua son premier message le 5 février.

Colossus fut le premier ordinateur numérique programmable électronique au monde. Il utilisait un grand nombre de tubes à vide. Il disposait d'une entrée sur bande papier et pouvait être configuré pour effectuer diverses opérations logiques booléennes sur ses données, mais il n'était pas Turing-complet. Neuf Colossi Mk II ont été construits (le Mk I a été converti en Mk II, soit dix machines au total). Le Colossus Mark I contenait 1 500 tubes thermoioniques, mais le Mark II, avec ses 2 400 tubes, était à la fois cinq fois plus rapide et plus simple à utiliser que le Mark I, accélérant considérablement le processus de décodage.

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