Electronic Computing: Crash Course Computer Science #2
L'importance des systèmes humains
Au début du 20ème siècle, les machines à tabulation étaient une grande avancée pour les gouvernements et le commerce. Cependant, malgré l'émergence de ces machines spécialisées, les systèmes humains continuaient de jouer un rôle crucial dans la société.
Les progrès mondiaux et l'interconnexion croissante
- La population mondiale a presque doublé au cours de la première moitié du 20ème siècle.
- Les guerres mondiales ont mobilisé des millions de personnes.
- Le commerce global et les réseaux de transports sont devenus interconnectés.
- L'ingénierie et la recherche scientifique ont atteint de nouveaux sommets.
- L'idée d'explorer d'autres planètes est apparue.
L'explosion de complexité et l'augmentation des besoins en automatisation
- La complexité, la bureaucratie et finalement les données ont explosé.
- Cela a conduit à une augmentation des besoins en automatisation et en calcul.
- Les premiers ordinateurs électro-mécaniques occupaient d'immenses salles et étaient coûteux à entretenir.
- Ces machines ont posé les bases des innovations futures.
Les ordinateurs électro-mécaniques
Les ordinateurs électro-mécaniques étaient utilisés avant l'avènement des ordinateurs électroniques. Le Harvard Mark I était l'un des plus grands ordinateurs électro-mécaniques construits pendant la Seconde Guerre mondiale.
Le Harvard Mark I
- Le Harvard Mark I était un ordinateur électro-mécanique construit par IBM en 1944.
- Il contenait 765 000 composants, 3 millions de connexions et plus de 800 km de câbles.
- Un arbre à cames piloté par un moteur de 50 chevaux était utilisé pour maintenir la synchronisation interne.
- Les relais étaient les composants principaux des ordinateurs électro-mécaniques.
Les relais électro-mécaniques
- Les relais sont des interrupteurs mécaniques contrôlés électriquement.
- Ils fonctionnent grâce à une bobine qui crée un champ électromagnétique pour fermer le circuit.
- Les relais fonctionnent comme des robinets, contrôlant le flux d'électrons dans un circuit.
- Cependant, les relais avaient une vitesse de commutation lente et étaient sujets à l'usure.
Limitations des ordinateurs électro-mécaniques
- Les ordinateurs électro-mécaniques avaient une vitesse limitée pour résoudre des problèmes complexes.
- L'usure normale des composants mécaniques entraînait des défaillances fréquentes.
- Le remplacement régulier des relais défaillants était nécessaire, ce qui posait problème lors de calculs importants.
L'avènement des tubes sous vide
Les tubes sous vide ont été développés comme alternative aux ordinateurs électro-mécaniques. Ils étaient plus rapides et fiables, ouvrant ainsi la voie aux progrès futurs de l'informatique.
Les valves thermo-ioniques
- En 1904, John Ambrose Fleming a développé les premiers tubes sous vide appelés valves thermo-ioniques.
- Ces tubes étaient composés de deux électrodes à l'intérieur d'une ampoule hermétique.
- L'émission thermo-ionique permettait le passage du courant lorsque l'électrode était chargée positivement.
Les tubes sous vide triodes
- Lee de Forest a ajouté une troisième électrode de contrôle entre les deux électrodes des valves thermo-ioniques en 1906.
- Cette troisième électrode permettait d'ouvrir ou de fermer le circuit en manipulant la charge appliquée.
- Les tubes sous vide triodes étaient plus rapides et fiables que les relais électro-mécaniques.
Conclusion
Les ordinateurs électro-mécaniques ont été remplacés par les tubes sous vide, qui étaient plus rapides et fiables. Cela a ouvert la voie aux progrès futurs de l'informatique.
L'évolution des ordinateurs électro-mécaniques aux ordinateurs électroniques
Aperçu de la section: Dans les années 40, les ordinateurs électro-mécaniques ont commencé à être améliorés en termes de coût et de fiabilité. Cela a conduit au développement d'ordinateurs électroniques, mais leur fabrication était encore limitée aux gouvernements et aux grandes organisations.
Les premiers ordinateurs électroniques
- Le Colossus Mk 1, conçu par Tommy Flowers en 1943, fut le premier ordinateur à grande échelle utilisant des tubes sous vide. Il a été utilisé pour déchiffrer les communications nazies à Bletchley Park.
- Alan Turing a également créé une machine électro-mécanique appelée la Bombe pour casser les codes Enigma nazis.
- Le Colossus contenait 1600 tubes sous vide et était considéré comme le premier ordinateur électronique programmable.
- L'ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator), terminé en 1946, était le premier ordinateur générique programmable et électronique. Il pouvait effectuer des calculs plus rapidement que toute autre machine précédente.
L'avènement du transistor
- En 1947, John Bardeen, Walter Brattain et William Shockley ont inventé le transistor aux laboratoires Bell.
- Les transistors sont des interrupteurs qui peuvent s'ouvrir ou se fermer lorsqu'un courant électrique est appliqué sur leur fil de contrôle.
- Les transistors étaient plus petits, plus fiables et moins chers que les tubes sous vide, ce qui a permis de fabriquer des ordinateurs plus compacts et abordables.
- L'IBM 608, sorti en 1957, était le premier ordinateur commercial composé uniquement de transistors.
L'ère des semi-conducteurs
- Les semi-conducteurs, principalement à base de silicone, ont été utilisés pour fabriquer des transistors encore plus petits et plus rapides.
- Les ordinateurs modernes utilisent des transistors de moins de 50 nanomètres, ce qui les rend incroyablement petits et rapides.
- La Silicon Valley en Californie est devenue un centre majeur pour le développement des semi-conducteurs et des puces informatiques.
Limites des ordinateurs à tubes sous vide
Aperçu de la section: Les ordinateurs à base de tubes sous vide atteignaient leurs limites en termes de coût, taille, fiabilité et vitesse. Une nouvelle technologie était nécessaire pour améliorer ces aspects.
L'AN/FSQ-7 et l'invention du transistor
- L'AN/FSQ-7 était un ordinateur utilisé dans le système de défense aérien "SAGE" terminé en 1955. Il nécessitait une technologie électronique plus avancée pour réduire le coût, la taille et améliorer la fiabilité et la vitesse.
- En 1947, les scientifiques John Bardeen, Walter Brattain et William Shockley ont inventé le transistor aux laboratoires Bell. Cette invention a ouvert une nouvelle ère dans l'informatique.
L'avènement des ordinateurs à base de transistors
Aperçu de la section: Les ordinateurs à base de transistors ont permis de fabriquer des machines plus compactes, moins chères et plus rapides que les ordinateurs à tubes sous vide.
Les avantages des transistors
- Les transistors étaient plus petits, plus fiables et moins chers que les tubes sous vide.
- Les premiers transistors pouvaient commuter 10 000 fois par seconde, ce qui était une amélioration significative par rapport aux tubes sous vide.
- Les transistors étaient fabriqués à partir de matériaux solides appelés semi-conducteurs, ce qui les rendait plus durables que les composants fragiles des tubes sous vide.
L'IBM 608 et l'évolution des ordinateurs
- L'IBM 608, sorti en 1957, était le premier ordinateur commercial composé uniquement de transistors. Il a ouvert la voie à une nouvelle génération d'ordinateurs plus compacts et abordables.
- Les ordinateurs basés sur les transistors ont rapidement évolué et sont devenus couramment utilisés dans les bureaux et même dans les maisons.
La miniaturisation des transistors
Aperçu de la section: Les avancées technologiques ont permis la fabrication de transistors encore plus petits et plus rapides, conduisant aux ordinateurs modernes.
La taille et la vitesse des transistors
- Les transistors actuels sont beaucoup plus petits que ceux utilisés dans le passé. Ils mesurent moins de 50 nanomètres, soit beaucoup plus fins qu'une feuille de papier.
- Les transistors modernes peuvent changer d'état des millions de fois par seconde et fonctionner pendant des décennies.
La Silicon Valley et l'industrie des semi-conducteurs
- La Silicon Valley en Californie est devenue un centre majeur pour le développement des semi-conducteurs et des puces informatiques.
- Des entreprises telles que Intel ont été fondées dans la région et sont aujourd'hui les principaux fabricants mondiaux de puces informatiques.
Ces notes fournissent un aperçu du passage du calcul électro-mécanique à l'utilisation des tubes sous vide, puis aux transistors dans les ordinateurs. Les transistors ont permis la miniaturisation, la réduction des coûts et l'amélioration de la fiabilité et de la vitesse des ordinateurs.