« Incontestablement fille de l’Université et de l’armée, l’informatique ne se mettra finalement que très tard à l’école de l’industrie »1
« Un ordinateur donné, cristallise un certain nombre de choix parmi les usages possibles de ses composants et chacun d’eux est lui-même l’aboutissement d’une longue chaîne de décisions »2.
« C’est par l’écriture informatique que l’on conquiert les espaces interplanétaires. Mais c’est par l’écriture personnelle que l’on maîtrise l’informatique »3 .
Le mathématicien William Shanks passa 15 ans de sa vie entre 1858 et 1873 à calculer les décimales de « pi » jusqu’à la 707^e en commettant une erreur vers la 500^e ; en 1949, l’Eniac mit 70 heures pour atteindre la 2035^e décimale ; en 1955, un ordinateur arriva à la 10017^e décimale en 33 heures4.
La construction d’une machine utilisant les cartes perforées permit à Hermann Hollerith (1860-1929) en 1890 de faire face aux besoins du recensement américain pour déterminer le chiffre de la population et sur la lancée du traitement de l’information, la fondation, en 1896, d’une entreprise (la Tabulating Machine Company) qui par la suite se nommera IBM (International Business Machine, 1924), avec Thomas Watson5.
Il est amusant de constater que la possibilité d’automatisation des calculs prend sa source dans le développement de la téléphonie. Comme le souligne Patrice Flichy6 : « George Stibitz des laboratoires Bell remarque en 1937 qu’un relais téléphonique, composant de base des centraux, qui peut prendre deux états (ouvert ou fermé) peut également servir comme composant d’un calculateur binaire (deux états possibles : « 0 et 1 »). Trois ans après, sort le « complex calculator », calculateur scientifique destiné à l’usage interne des techniciens de Bell… Six générations successives de ce matériel seront construites pendant les années quarante pour les besoins militaires. Le dernier modèle comportera 9000 relais et occupera une surface au sol de plus de 100 mètres carrés » !
Le premier ordinateur commercialisé7, l’UNIVAC 18, est inauguré en 1951 et utilisé pour le recensement américain9

A. La préhistoire de la micro informatique

« On l’aura constaté : l’avènement des micro-ordinateurs est plus qu’une addition à une panoplie ou qu’une extension de gamme. Il a donné naissance à un système cohérent de production et de commercialisation de l’informatique. Ce phénomène n’a pas été perçu d’emblée. En effet, la chute des coûts des ordinateurs n’a pas affecté également ses différents organes. Les mémoires centrales et les unités de traitement ont été touchées les premières par les procédés d’intégration à grande échelle des composants, ce qui explique l’apparition précoce des calculateurs de poche. Les mémoires de masse ont tardé à suivre. On peut prévoir qu’après les disquettes, le compact disque ouvrira de nouvelles chutes « dramatiques » de prix et de perspectives d’applications inédites »10.

1• Le département de la Défense américain commande en 1943 à deux chercheurs de l’Université de Pennsylvanie, le premier ordinateur11. John Mauchly et Prosper Eckert12 reçoivent 400 000 dollars pour mettre au point l’Electronical Numerical Integrator And Computer (ENIAC). Cette machine, achevée en novembre 1945, et destinée à fournir à la marine américaine des tables mathématiques, est inaugurée le 15 février 1946 par une démonstration d’un calcul de trajectoire balistique. Elle utilise 20 000 lampes triodes sous vide, d’une durée chacune de 7 minutes et 30 secondes, pèse 30 tonnes, s’étale sur 160 m2, compte 70 000 résistances, 10 000 accumulateurs, 500 000 joints pour relier les circuits entre eux. Elle n’est capable d’effectuer que 5000 additions ou soustractions par seconde, « soit 30 millions d’opérations élémentaires en une journée, soit l’équivalent du travail de 75 000 personnes faisant des calculs à la main » !13

... « L’Eniac réalisé trop tard, ne servit pas à calculer des tables de tir, mais par contre, sur une suggestion de Von Neumann… (28 décembre 1903, 8 février 1957)14 fut mis en service immédiatement pour calculer la faisabilité des plans de la bombe H, en particulier le modèle mathématique de l’explosion, qui requérait d’énormes calculs (un million de cartes perforées). Le programme démarra en novembre 1945 et révéla de nombreuses insuffisances dans les plans initiaux de la bombe »15.

2• Des chercheurs du Bell Laboratories, John Bardeen (mort en janvier 1991), Walter Brattain, William Shockley inventent le transistor, le 27 janvier 1947 (TRANSfert reSISTOR)16. Il a deux états stables, allumé ou éteint : « 0 », « 1 » ; un tube radio utilisait les propriétés de l’électron dans le vide, le transistor utilise les propriétés de l’électron dans un solide. Ils reçoivent, pour cette découverte, le prix Nobel de Physique en 195517.

… « Tout signal est par définition variable, puisque, s’il était constant, la quantité d’information serait nulle. Il s’agit donc d’amplifier non pas un flot d’énergie constant mais un flot variable. C’est là un processus très commun : aucun conducteur ne trouverait épuisant de presser et de relâcher à un rythme régulier sa pédale d’accélérateur... le faible mouvement de son pied crée des variations de vitesse d’un objet pesant plusieurs quintaux, cette amplification étant obtenue au prix d’une certaine consommation d’essence. Il en va de même pour les lampes et les transistors. Le réservoir de carburant, c’est soit une pile, soit des accumulateurs, soit un montage transformant le courant électrique du réseau en courant continu. Le moteur, pour un appareil à lampes, c’est le flux d’électrons qui est émis par une plaque métallique chauffée, la cathode, et recueilli par une autre plaque, l’anode, le tout se produisant dans le vide d’une ampoule scellée. Le rôle de l’accélérateur est dévolu à une grille métallique, située entre cathode et anode, à laquelle est appliquée un voltage suivant le signal à amplifier et qui fonctionne comme une vanne modifiant le courant des électrons. Pour mouvoir cette sorte de vanne, il ne faut presque pas d’énergie, et les variations du courant qui apparaît entre cathode et anode, suivent fidèlement, en principe, l’influence de la grille tout en mettant en jeu une énergie élevée qui atteint plusieurs centaines de kilowatts pour les plus gros émetteurs de radiodiffusion. Il en va de même pour les transistors, bien qu’ils ne puissent fournir d’aussi grandes puissances. Leur principe a été découvert en 1948 et ils ont révolutionné l’électronique grâce à leurs dimensions bien inférieures à la lampe la plus miniaturisées, à leur moindre consommation d’énergie et à leur robustesse bien supérieures à celle des tubes à vide qui constituent des réalisations très délicates de fine métallurgie. Les propriétés des transistors tiennent à certains phénomènes dont sont le siège des soudures entre métaux différents, dans lesquelles on ajoute des impuretés en proportion infime et soigneusement dosées. La mise au point de leur fabrication ressort aux tours de mains... et a retardé l’apparition des transistors.... Depuis longtemps, les propriétés de certains contacts entre métaux et oxydes métalliques étaient connues : ils laissent passer le courant dans un sens et l’arrêtent dans l’autre. Cette propriété a été ensuite reconnue à des soudures entre deux pastilles d’un même métal contenant chacune une impureté différente. Par exemple, supposons que l’on soude deux petits lingots du métal germanium, l’un contenant une impureté du type appelé P, l’autre une impureté du type N. On constate que le courant s’écoule de P vers N mais ne passe pas de N vers P. La découverte de l’effet transistor a découlé de l’idée suivante : de part et d’autre d’une très fine tranche de germanium N, d’environ un dixième de millimètre d’épaisseur, on soude deux pastilles de germanium P et on envoie un courant dans l’une d’elles, appelée l’émetteur. Le courant franchit sans mal la transition P-N et, en principe bute sur la transition N-P qui lui est interdite. Il devrait donc s’évacuer par le fil relié à la petite tranche N, appelée la base. En réalité, le courant est lancé avec une telle vitesse par l’émetteur que la plupart des charges qui le constituent ratent en quelque sorte le tournant, traversent la base N sur leur élan et, en dépit du sens interdit que leur oppose la jonction N-P, pénètrent dans l’autre pastille P, appelée le collecteur. Si le transistor fonctionne à peu près comme une lampe, c’est que la base sert de vanne, et à l’instar de la grille, commande, au prix d’une très faible dépense d’énergie le courant émetteur-collecteur, beaucoup plus puissant . – c’est le transistor P-N-P –. Le vocabulaire des transistors paraît d’une très grande logique : émetteur émettant, collecteur captant et base servant de fondation aux deux pastilles P. »18.

3• En 1959 deux entreprises américaines, Texas Instruments (Jack Kilby), et Fairchild Semiconductor (Robert Noyce), inventent le « circuit intégré » appelé puce (en anglais « chip ») en référence à sa couleur : un ensemble électronique complet, intégrant à la fois des éléments actifs (diodes et transistors) et des éléments passifs (résistances, condensateurs). C’est alors une montée en puissance dans une même surface : 1) Présenté comme un composant unique, le circuit intégré (CI) est monolithique, c’est-à-dire réalisé tout d’une pièce dans un carré de silicium19 de 1,5 millimètre de côté ; 2) En 1965, des circuits MSI (Middle Scale Intégration) contiennent 1000 composants élémentaires sur une puce de 16 millimètres carrés ; 3) en 1970, des circuits LSI (Large Scale Intégration) contiennent 100 000 transistors dans 1 centimètre carré ; 4) en 1985, des circuits VLSI (Very Large Scale Intégration) avec par exemple, le micro processeur de la firme INTEL 80286 contiennent 134 000 composants, le 80386 (275 000 composants), le 80486 (1,2 millions de composants) de même que le 68040 (Motorala) mesurant 1,3 cm de largeur sur 1,5 cm de longueur, le 68060 intégrant 2 millions de transistors20 ; 5) il est prévu en l’an 2000 une puce de 100 millions de composants pour le 80786 mesurant un pouce carré soit 25 millimètres par 25 millimètres ; un accord (13 juillet 1992) entre IBM, Toshiba, Siemens prévoit la fabrication de puces capables de stocker 256 millions de bits grâce à un nombre équivalent de transistors intégrés sur quelques millimètres carrés de silicium, à peine la surface d’un ongle ! IBM envisage même un transistor selon la technologie NMOS tenant à l’intérieur d’un rectangle de 0,7 sur 0,15 micron avec des pistes métalliques mesurant 0,2 micron de large et comportant 4 milliards de transistors !21.

En septembre 1991, Chips § Technologies a présenté un « PC/Chip 8660 », un composant de 2 centimètres de coté, intégrant un véritable compatible PC-XT 8086, cadencé à 8 Mhz !
Intel est leader des fabricants de micro processeurs depuis qu’IBM a décidé en 1980 d’équiper ses premiers PC de processeur 8088. Motorola fabrique la famille des 68000 notamment pour les Macintosh d’Apple22. NEC, Advanced Micro devices, ZILOG, Texas Instruments, Fairchild, National Semi Conductor sont américains, Fujitsu et Hitachi japonais, Thomson et Siemens, européens.

B. L’utilisation des découvertes

4• Ce sont les français qui réalisent (à Courtabœuf, près de Paris) en 1972 le tout premier des ordinateurs individuels appelés aussi micro-ordinateurs car utilisant les micro processeurs. Truong Thong Thi23 a l’idée de réduire la taille des composants d’un ordinateur et de les poser sur une petite pastille grande comme une carte de visite. Il fonde ainsi sa propre entreprise, REE, commercialise son invention, le « Micral-N », qui, en France, ne trouve pas de clients.

5• En 1975 Steven Paul Jobs et Stephen G. Wozniak créent l’Apple 1, sans mémoire morte24. La Byte Shop est la première boutique d’informatique personnelle ; son propriétaire, Paul Terrel accepte l’Apple 1, mais demande à Jobs de l’assembler. L’Apple 1 ne possède pas de lecteur ; il faut taper à la main le langage de programmation chaque fois qu’on allume l’ordinateur avant de commencer à programmer25. IBM lance, sans aucun succès, un ordinateur voulant être concurrent, le « 5100 ».

6– 1976. L’Apple 1 dispose d’un lecteur de cassettes (pour charger le Basic).

7– 1977. L’Apple 2 possède le Basic en mémoire morte (ROM) (Read Only Memory) et peu de mémoire vive (RAM) (Random Access Memory, mémoire à accès aléatoire dans laquelle on peut lire, écrire et effacer les données)26. S. Leiniger, employé par Radio Shack, vend un ensemble, unité centrale, moniteur vidéo, lecteur de cassette, sous le nom de TRS 80.

8– 1978. Wozniak met au point le lecteur de disquette de 140 k octets.

9– 1979. Le premier traitement de texte (Tdt) grand public, en anglais « WordProcessing », Apple Writer, est une invention de Paul Lutus avec son langage de programmation interne le WPL – Word Processing Language –. L’idée du traitement de texte date de 1964 en Allemagne chez IBM sous le vocable « Textverarbeitung ». Seymour Rubinstein, après avoir fondé en 1978 la société Micropro, crée l’éditeur WordMaster qui deviendra en 1979 Wordstar27 ; le traitement de texte de Microsoft « Word », ne sort qu’en novembre 1983 ! ; Mac Write d’Apple, écrit par R. Wigginton, Ed. Rudder et Don Breuner, date de 1984 ; en 1982 était présenté sur IBM PC, le logiciel de Bruce Bastian, ancien étudiant à la Brigham Young University, « WordPerfect » ; aujourd’hui, WordPerfect 6.0, sous MS-DOS offre toutes les fonctions usuelles d’un traitement de texte mais aussi d’un tableur !.

10– 1979. Le premier tableur (en anglais « SpreadSheet » et en québécois « Chiffreur ») appelé Visicalc (VIsible CALCulator)28 a pour auteurs Dan Bricklin (programmeur), Bob Frankston (mathématicien), Dan Fylstra (gestionnaire) et est porté sur l’Apple 2 avant de l’être sur l’IBM PC en mai 198129 ; le tableur « Lotus 1.2.3 »30 de ASHTON-TATE date de novembre 1983, présenté au Comdex de Las Vegas, est commercialement disponible en janvier 1983. Le tableur de Microsoft « Excel » date de mai 1985 sur Macintosh, est commercialisé en septembre 1985. Borland crée en septembre 1987 son tableur « Quattro ». Il faut attendre le logiciel « Improv » de Lotus en 1992 pour révolutionner l’approche « classique » du tableur31.

11– 1979. Le premier gestionnaire de fiches est crée par Wayne Ratliff (appelé « Vulcan I »), employé de la Nasa ; une société d’édition Ashton-Tate assure la distribution exclusive du programme et dès 1983 en acquiert les droits, sortant « dBase II ». En 1984, Richard Schwartz et Robert Shostak appliquent des techniques d’intelligence artificielle pour créer un gestionnaire de base de données, un SGBD, « Paradox », commercialisé avec l’aide de Ben Rosen dans la société ANSA, en janvier 1985 et racheté par Philippe Kahn (Borland) en 1987. En 1984, Laurent Ribardière crée pour un environnement Macintosh, « ABC Base » qui deviendra « 4^e Dimension » (1986) dans le cadre de la société ACI (Analyse Conseil Information).

12– 1981. Le 12 août. John Opel, P.D.G. d’IBM lance le PC, Personal Computer, à partir d’une puce de l’entreprise INTEL, le 8086, suivi en 1987 par le PS, Personal System.

C. L’ordinateur appris à l’Homme

13• Dès les années 1950, Douglas Engelbart, directeur de l’Augmentation Research Center (ARC) du Stanford Research Instaure avait imaginé des logiciels pour la communication avec : 1) un écran à multiples fenêtres de travail ; 2) la possibilité de manipuler, à l’aide d’une souris, des complexes informationnels figurés à l’écran par un symbole graphique ; 3) les liens associatifs (hypertextuels) dans des bases de données ou entre documents écrits par différents auteurs ; 4) les graphes dynamiques pour représenter des structures conceptuelles (le traitement d’idées) ; 5) les systèmes d’aide à l’utilisateur intégrés aux logiciels32.

... « Lorsque Steven Jobs (né en 1955) et quelques-uns de ses collaborateurs visitèrent les laboratoires du Palo Alto Research Center (PARC) (dirigé par Allan Kay, Larry Tessler) de Xerox, voyant pour la première fois comment on pouvait interagir avec un ordinateur de manière intuitive et sensorimotrice, sans passer par l’intermédiaire de codes abstraits, ils surent immédiatement qu’ils allaient suivre cette voie »33.

14• Jobs détourne, au profit d’Apple, les idées de Xerox et une partie du personnel34. Le Macintosh35 est créé le 24 janvier 1984 avec, notamment, la notion d’icône ; la largeur de l’écran est calculée à partir du format standard d’une feuille de papier, de façon que le texte ou le graphique vu à l’écran puisse avoir la même dimension que le texte ou le graphique imprimé. Le Wysiwyg, « What you see is what you get » est de rigueur.

« Selon la légende, ce n’est qu’à partir du moment où Alan Kay s’est concentré sur le fait qu’un enfant de 24 mois devait pouvoir aborder l’outil et tout au moins le manipuler sur un plan ludique, que le Macintosh a pu naître »36.

15•21 octobre 1991, sont lancés au niveau mondial les ordinateurs de « genoux » Macintosh, les PowerBooks, qui, à l’instar des portables, compatibles PC, apportent plus de « personnalisation » dans la gestion de la productivité intellectuelle personnelle37 ; en attendant les « puces dans la main », tels le PSION série 338, ou le Newton d’Apple (août 1993)39.

L’affichage video sur Macintosh

L’affichage se fait par un balayage de lignes. Les images sont constituées de centaines de lignes horizontales créées par un faisceau d’électrons sur la surface interne d’un tube cathodique. Le faisceau d’électrons part du coin supérieur gauche de l’écran et parcourt une ligne horizontale tout en modulant sa puissance pour créer des pixels blancs ou noirs ; et de même pour une seconde ligne. Sur un écran de 9 pouces, le même processus intervient 342 fois pour le balayage complet de l’écran (en 1/60^e de seconde – c’est ce qu’on appelle la vitesse de rafraîchissement), pour repartir pour une nouvelle image en haut à gauche de l’écran. Toutes les lignes de l’écran sont rafraîchies pendant un cycle ; on n’utilise pas la technique de l’entrelacement qui consiste à balayer toutes les lignes paires pendant un cycle et toutes les lignes impaires pendant le cycle suivant. Il y a 342 pixels verticaux. De plus, la quantité de pixels horizontaux est déterminée par le nombre de fois que le pinceau d’électrons peut s’allumer et s’éteindre durant le parcours d’une ligne, 512 fois. Il y a donc 342*512 pixels sur un écran 9 pouces (un pouce vaut 25,4 mm). Cet écran a une résolution, c’est-à-dire un nombre de pixels par pouce de 74. Un macintosh Powerbook40 (100 ou 140) a une résolution de 640 x 400 pixels, des points de 0,30 x 0,30 mm, 85 points par pouce (pps ; 25,4 divisé par 0,3). Un macintosh LC avec un écran 13 pouces a un nombre de pixels de 640*48041. Dans une configuration monochrome, chaque pixel est représenté par un bit : il ne peut donc y avoir que deux états possibles : noir ou blanc. Pour un écran couleur, chaque pixel est constitué par trois petites taches de lumière, rouge, verte, bleue. Ces trois couleurs sont dites primaires. Ces triades (rouge, verte, bleue) de chaque pixel sont créées par exemple par trois canons à électrons sur une surface sensible constituée par des points phosphorescents, rouge vert bleu – les écrans Sony n’ont qu’un seul canon qui attaque tous les points sensibles de la surface phosphorescente –. On attribue donc plus d’un bit par pixel, les bits additionnels permettent de jouer sur la couleur et la nuance. Par exemple, deux bits par pixels permettent d’afficher 4 couleurs, 4 bits (214) 16 couleurs, 8 bits (218) 256 couleurs. La première étape de la création d’un pixel couleur consiste à déterminer la valeur des bits qui lui sont assignés. Cette description provient d’une table spéciale appelée table des couleurs, un répertoire agencé qui indique combien de rouge de vert et de bleu doivent être mélangés pour créer une couleur donnée ; une table est ainsi une palette de peinture. « En bref, le Mac, par exemple, examine les 8 bits assignés au pixel, le résultat est un nombre compris entre 0 et 255. Le Mac utilise ce nombre pour trouver une description dans une table de couleurs. Les valeurs de la table indiquent au circuit vidéo la proportion de rouge, de vert et de bleu. Le circuit video génère le signal qui pilote les canons à électrons du tube cathodique. Les canons à électrons envoient un faisceau sur la surface sensible du tube. L’utilisateur voit les triades de rouge, de vert et de bleu et les confond en pixels colorés42 ».

L’affichage vidéo sur compatible PC

A l’origine, l’affichage était régi par le système MDPA (Monochrome Display and Printer Adaptater) : en monochrome, 25 lignes de 80 caractères. L’amélioration suit une série de normes pour un usage grand public : 1981, CGA (Color Graphics Adaptater), EGA (Enhanced Graphics Adapter, 1985,)43 La norme VGA (Video Graphics Array) (1987) offre 640*480 pixels en 16 couleurs44. Une nouvelle norme (XGA)45 date de 1991 et offre une définition de 1024 x 768 pixels en 256 couleurs. Il existe dans ce cas, un mode entrelacé. La surface d’affichage du moniteur est balayée deux fois par image. En fait, les lignes horizontales impaires sont d’abord affichées lors du premier passage du faisceau d’électrons, créant ainsi un premier champ, puis les lignes horizontales paires sont affichées dans la seconde passe, formant le second champ. La combinaison des champs, impairs et pairs, crée l’image vidéo complète FRAME (trame, en français)46

16L’augmentation de la vitesse des ordinateurs utilise trois techniques : 1) L’effet Jesephson. La technologie actuelle de l’intégration à grande échelle VLSI ne permet pas souvent de dépasser la cadence de 50 millions de flops par seconde47. Pour augmenter cette vitesse, Brian D. Jesephson, un physicien britannique découvre en 1962 les propriétés de l’électronique supraconductrice : vitesse de communication très élevée, dissipation minimale, distorsion absente, résistance électrique nulle… . Mais ces propriétés ne se rencontrent que lorsqu’on abaisse la température d’un métal à environ 4 Kelvin soit moins 270 degrés Celsius, ce qui nécessite un appareillage compliqué. On utilise classiquement une technologie dite CISC (Complex Instruction Set Computer) consistant donc à enrichir de plus en plus les instructions48. 2) Le RISC (Reduced Instruction Set Computer)49. Il s’agit, pour augmenter la vitesse de traitement de l’ordinateur, de considérer un jeu d’instructions réduit et exécuté chacun en un seul cycle d’horloge, entraînant une diminution des accès à la mémoire RAM et la simplicité de construction des processeurs50. La société américaine ARM (Advanced Risc Machines) fabrique un processeur ARM 600 de 32 bits consommant une très faible quantité d’énergie qui est à la base d’un « Pentop » d’Apple, un ordinateur à « interface stylo » qui deviendra le Newton. Le processeur PowerPC 601 doit équiper en 1994 un nouveau Macintosh 30 fois plus rapide qu’un Macintosh LC II en 199251 ! 3) La logique parallèle. Les ordinateurs « classiques » fonctionnent depuis John von Neumann, Professeur à Princeton, selon une logique séquentielle52. Aujourd’hui, un ordinateur Cray, selon ce principe, est le représentant le plus rapide. La limite physique des matériaux rend cependant prometteur la technique du montage des processeurs selon la « logique parallèle », la répartition des tâches entre plusieurs processeurs53. Un nCube, selon ce principe est deux fois plus rapide. Il est le successeur du premier ordinateur parallèle, l’Illiac 4 au début des années 197054.

17Des accords de recherche pour développer des ordinateurs photoniques (IBM, ATT, General Electric, Honeywell), les photons ayant la particularité de véhiculer plus d’information que les électrons, laissent entrevoir des circuits plus rapides encore.

18Aujourd’hui, la technique de « l’Overdrive » permet d’augmenter sur des ordinateurs à processeur 486 SX ou 486 DX, les performances du traitement des informations en doublant la fréquence de travail à l’intérieur du processeur. Cette technique marque également en 1993 une stratégie commerciale de la part d’Intel, car elle offre la possibilité aux possesseurs de ces types de processeurs d’augmenter la puissance de leur machine en restant lié au seul fabricant du micro processeur55.

19Aujourd’hui, le marché se situe au niveau du matériel et du logiciel56. Deux « standards » existent pour les applications professionnelles : l’ordinateur « Personnal Computer » basé sur le système d’exploitation MS-DOS57, l’ordinateur Macintosh d’Apple Computer. Les éditeurs de logiciels génèrent en 1991 un marché de plus de 6 milliards de dollars58.