Histoire de l'informatique

L'informatique paraît récente : le smartphone a moins de vingt ans, le Web a trente-cinq ans.

Pourtant ses idées sont anciennes : les algorithmes existent depuis l'Antiquité, les machines à calculer depuis le XVII^e siècle, la science de l'information depuis le XIX^e.

Ce qui change tout, en $1936$, c'est le concept de machine universelle, capable d'exécuter n'importe quel algorithme. Les premiers ordinateurs naissent en $1948$, leur puissance croît ensuite de façon exponentielle, et ils se diversifient jusqu'aux objets connectés, reliés par Internet depuis $1969$.

Ce chapitre situe ces événements et leurs protagonistes. Il servira de repère à tous les chapitres suivants.

1. Les algorithmes avant les machines (Antiquité - XVIII^e siècle)

Bien avant les ordinateurs, on en écrivait déjà.

Voici l'algorithme d'Euclide, dans sa version par soustractions : tant que les deux nombres sont différents, on retire le plus petit du plus grand.

def euclide(a, b):
    """Plus grand diviseur commun de deux entiers strictement positifs."""
    while a != b:
        print(a, b)
        if a > b:
            a = a - b
        else:
            b = b - a
    return a

print("plus grand diviseur commun :", euclide(84, 60))

Vingt-trois siècles séparent Euclide de Python, et pourtant il n'y a rien à changer à la méthode.

Le crible d'Ératosthène, lui, barre les multiples de chaque nombre : ceux qui restent sont premiers.

def crible(n):
    """Tableau des nombres premiers inférieurs ou égaux à n."""
    premier = [True] * (n + 1)
    premier[0] = False
    premier[1] = False
    for i in range(2, n + 1):
        if premier[i]:
            for multiple in range(2 * i, n + 1, i):
                premier[multiple] = False        # on barre les multiples de i
    return [i for i in range(n + 1) if premier[i]]

print(crible(50))

def pgcd(a, b):
    # à toi
    return a

2. Les machines à calculer (XVII^e-XIX^e siècles)

2.1 Mécaniser le calcul

2.2 La machine analytique et le premier programme

De $1834$ à $1837$, Charles Babbage conçoit la machine analytique : un calculateur mécanique programmable par cartes perforées.

Elle possède une unité de calcul (le « moulin »), une mémoire (le « magasin ») et des instructions de branchement. Jamais achevée, faute de moyens, elle anticipe l'ordinateur.

En $1890$, Herman Hollerith traite le recensement américain avec des machines à cartes perforées. Sa société deviendra IBM en $1924$.

3. Les sciences de l'information (XIX^e siècle - 1936)

3.1 La logique devient calcul

En $1854$, George Boole publie une algèbre où les propositions vraies ou fausses se combinent par ET, OU, NON, comme des nombres $0$ et $1$.

C'est l'algèbre de Boole, base des circuits logiques.

En $1938$, Claude Shannon montre, dans son mémoire de master, que l'algèbre de Boole se réalise avec des circuits à relais : la logique devient électricité.

En $1948$, sa théorie de l'information définit le bit comme unité d'information. Elle fonde la compression et la transmission des données.

4. Les premiers ordinateurs (1940-1960)

4.1 De l'électromécanique à l'électronique

La Seconde Guerre mondiale accélère tout.

4.2 L'architecture de von Neumann et les premiers vrais ordinateurs

Le premier ordinateur à programme enregistré fonctionne à Manchester le $21$ juin $1948$ : on le surnomme le « Baby ». Il est suivi de l'EDSAC de Cambridge, en $1949$.

4.3 Transistors et langages

Les premiers langages de haut niveau libèrent le programmeur du code machine.

5. Une croissance exponentielle et une diversification (depuis 1960)

5.1 La loi de Moore

Le premier microprocesseur, l'Intel 4004 ($1971$), contient $2\,300$ transistors. Un processeur de smartphone en $2024$ en contient $20$ milliards.

Que prédit un doublement tous les deux ans, en partant de $1971$ ?

transistors = 2300
for annee in range(1971, 2025, 2):
    if annee % 10 == 1:                      # on affiche une année sur dix
        print(annee, ":", round(transistors))
    transistors = transistors * 2

La croissance est exponentielle : le nombre est multiplié par $32$ tous les dix ans.

En $2021$, la loi annonce environ $77$ milliards de transistors, davantage que les $20$ milliards réels de $2024$ : le rythme ralentit depuis quelques années, car la gravure, à quelques nanomètres, approche de ses limites physiques.

Cette croissance a divisé les coûts et multiplié les usages.

5.2 La diversification des machines

5.3 Le réseau Internet

Les principes d'Internet (paquets, protocoles en couches) sont étudiés dans le chapitre sur les réseaux.

6. Exemple résolu pas à pas

À retenir