Electronic Numerical Integrator Analyser and Computer


Electronic Numerical Integrator Analyser and Computer

39° 57′ 08″ N 75° 11′ 26″ W / 39.9522, -75.1905

L'ENIAC

L'ENIAC (acronyme de l'expression anglaise Electronic Numerical Integrator Analyser and Computer), est le premier ordinateur entièrement électronique construit pour être Turing-complet. Il peut être reprogrammé pour résoudre, en principe, tous les problèmes calculatoires.

Il est précédé en 1941 par le Z3 allemand, une machine programmable mais encore électromécanique (utilisation de relais), et par l'ordinateur britannique Colossus. L'ENIAC et le Colossus utilisent des tubes à vide.

Sommaire

Histoire

Le principe de l'ENIAC vient d'une idée de John William Mauchly, professeur de physique. Participant à une conférence à l'Ursinus College, il voit des analystes produire des tables de tir, il réalise que ces calculs pourraient être réalisés électroniquement. J. Presper Eckert résout les problèmes d'ingénierie, le principal étant la durée de vie des tubes électroniques. C'est l'armée américaine qui va financer et construire le projet pour les besoins du laboratoire de recherche en balistique. L'ordinateur est financé le 17 mai 1943 sous le nom Project PX et construit à la Moore School of Electrical Engineering de l'Université de Pennsylvanie à partir de mai 1944. C'est en février 1946 qu'il est opérationnel puis il est coupé le 9 novembre 1946 pour être rénové et sa mémoire augmentée.

Le 14 février 1946 il est dévoilé au public à l'Université de Pennsylvanie à Philadelphie puis est transféré à Aberdeen Proving Grounds, Maryland en 1947 où il est remis en marche le 29 juillet et commence les calculs des tables de tirs. Il continue à fonctionner jusqu'à son arrêt en 1955. Aujourd'hui, une partie de la machine est conservée à l'Université de Pennsylvanie où un petit musée lui est consacré.

L'ENIAC reçut l'attention des journaux notamment à cause de sa taille imposante, mais d'une certaine manière, il n'est pas la fine fleur de son ère. Contrairement au Z3 de Konrad Zuse (1941) ou au MARK I de Howard Aiken (1944), il doit être recâblé pour exécuter un nouveau programme. De plus l'ENIAC utilise des registres décimaux et non binaires[1],[2].

Caractéristiques

Détail d'un panneau de contrôle de l'ENIAC
Un technicien en train de changer un tube de l'ENIAC

L'ENIAC utilise un compteur à anneaux à dix positions pour enregistrer les chiffres. L'arithmétique est réalisée en comptant les pulsations avec les anneaux et de générer des pulsations lorsque le compteur fait un tour. L'idée revient en fait à émuler par l'électronique les systèmes de roue à chiffres de machines mécaniques.

Sa capacité est de 20 nombres à dix chiffres signés permettant chacun de réaliser 5 000 additions simples chaque seconde (pour un total de 100 000 additions par seconde). Il ne peut en revanche gérer que 357 multiplications ou 38 divisions par seconde.

Physiquement l'ENIAC est un monstre, il contient 17 468 tubes à vide, 7 200 diodes à cristal, 1 500 relais, 70 000 résistances, 10 000 condensateurs et environ 5 millions de joints soudés à la main[3]. Son poids est de 30 tonnes pour des dimensions de 2,4 x 0,9 x 30,5 mètres occupant une surface de 167 mètres carrés (1 800 pieds carrés)[4]. Sa consommation est de 150 kilowatts.

Il utilise des tubes à vide à huit broches, les accumulateurs décimaux sont réalisés avec des flip-flops 6SN7, alors que les fonctions logiques utilisent des 6L7, 6SJ7, 6SA7 et 6AC7. De nombreux 6L6 et 6V6 servent de relais pour acheminer les pulsations entre les différents racks d'éléments.

Certains experts en électronique prédirent que les tubes tomberaient en panne si fréquemment que la machine en serait inutilisable. La prédiction n'était que partiellement correcte, de nombreux tubes brûlaient chaque jour laissant l'ENIAC inopérant la moitié du temps. Des lampes plus fiables ne furent pas disponibles avant 1948, Eckert et Mauchly durent donc utiliser des tubes de qualité standard. La plupart des problèmes liés aux tubes se produit au démarrage ou à l'arrêt de la machine car ils sont soumis à un important stress thermique. Le simple fait de ne jamais couper la machine, permet aux ingénieurs de réduire le nombre de pannes à un ou deux tubes par jour. La plus longue période de calcul sans panne est atteinte en 1954 avec 116 heures, ce qui est une prouesse compte tenu de la technologie de l'époque.

Une cause fréquente de panne était la combustion d'un insecte sur un tube chaud, provoquant un stress thermique local et la rupture de l'ampoule de verre. Un des termes d'argot américain désignant un insecte est bug. Ce terme, par extension, est devenu synonyme de dysfonctionnement informatique.[réf. nécessaire][5]

L'ENIAC fonctionne jusqu'au 2 octobre 1955. L'architecture décidée et gelée dès 1943, ne permet pas de résoudre certains problèmes, notamment l'incapacité d'enregistrer un programme. Toutefois les idées produites par ce travail et l'impact sur des personnes telles que John von Neumann ont profondément influé le développement des ordinateurs suivants (par exemple : EDVAC, EDSAC et SEAC). Certaines améliorations ont eu lieu, notamment un système primitif permettant d'enregistrer un programme dans une mémoire en lecture seule, une idée proposée par von Neumann. Cette dernière modification ralentissait la vitesse de calcul d'un facteur six, mais la durée de reprogrammation passait de plusieurs jours à quelques heures.

Ecker et Mauchly fondent une société, Eckert-Mauchly Computer Corporation, et produisent le premier ordinateur en 1949 : le BINAC. La firme est rachetée l'année suivante par Remington Rand et renommée Univac.

Comparaison de puissance de calcul de l'ENIAC

Ce tableau comparatif des vitesses de calcul[6] permet de se rendre compte de l'avancée que représente l'ENIAC par rapport aux moyens de calculs disponibles jusqu'alors.

Moyen employé Vitesse de multiplication
de nombres de 10 chiffres
Calcul d'une trajectoire
d'une table de tir
Homme à la main, ou machine de Babbage 5 min 2,6 jours
Homme avec calculateur de bureau 10 à 15 secondes 12 heures
Harvard Mark I (électromécanique) 3 secondes 2 heures
Model 5 (électromécanique) 2 secondes 40 minutes
Analyseur différentiel (analogique) 1 seconde 20 minutes
Harvard Mark II (électromécanique) 0,4 s 15 minutes
ENIAC (électronique) 0,001 s 3 secondes

En comparaison, une ALU des années 2000 met respectivement 30 ns et 36 µs pour ces opérations[réf. nécessaire].

Notes et références

  1. Architecture d'un ordinateur sur le site de l'université d'Angers
  2. Structure interne des ordinateurs sur le site d'ift de l'université Laval, au Canada
  3. (en) ENIAC: A Pioneering Computer sur le site de Public Broadcasting Service.
  4. http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/ENIAC
  5. A priori il s'agirait plutôt d'un, insecte dans un relais Mark I que sur un tube de l'ENIAC. En outre ce terme a été utilisé par Edison en 1878 : http://en.wikipedia.org/wiki/Software_bug#Etymology
  6. Michel Serres, Bernadette Bensaude-Vincent, Élements d'histoire des sciences, Bordas, 1989 (ISBN 2-04-018467-8) 

Voir aussi

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