PDP-1
Fiche rapide
- Nom : PDP-1 — Programmed Data Processor-1
- Constructeur : Digital Equipment Corporation
- Présentation du prototype : décembre 1959
- Commercialisation : à partir de 1960
- Concepteur principal : Benjamin Gurley
- Architecture : ordinateur 18 bits
- Mémoire standard : 4 096 mots
- Cycle mémoire : environ 5 microsecondes
- Vitesse indicative : environ 100 000 additions par seconde
- Prix de lancement : environ 120 000 dollars
- Production : un peu plus de cinquante exemplaires
- Applications célèbres : recherche scientifique, graphisme, musique et Spacewar!
Des ordinateurs puissants, mais éloignés de leurs utilisateurs
À la fin des années 1950, l’informatique reste dominée par de grands systèmes centraux. Ces machines sont coûteuses, occupent des locaux spécialisés et sont généralement exploitées par une équipe d’opérateurs.
Dans un environnement de traitement par lots, le programmeur prépare ses cartes ou ses bandes, transmet son travail, puis attend son passage dans la file d’exécution. En cas d’erreur, il doit souvent corriger le programme avant de recommencer tout le processus.
Cependant, certains laboratoires explorent déjà une autre voie. Au MIT Lincoln Laboratory, les ordinateurs expérimentaux TX-0 et TX-2 montrent qu’une personne peut utiliser directement une machine et recevoir une réponse immédiate.
Le PDP-1 reprend cette philosophie pour la proposer dans un produit commercial. Il ne supprime pas toutes les contraintes de l’informatique de l’époque, mais il réduit fortement la distance entre le programmeur et l’ordinateur.
La conception du PDP-1
Le PDP-1 est le premier ordinateur commercialisé par DEC. Sa conception est principalement dirigée par l’ingénieur Benjamin Gurley, qui réalise le projet en quelques mois en s’appuyant sur l’expérience acquise autour des TX-0 et TX-2.
La machine utilise les modules électroniques développés par DEC et composés de circuits à transistors. Cette architecture modulaire facilite notamment la construction, la maintenance et l’adaptation de l’ordinateur à différents périphériques.
Par ailleurs, le premier PDP-1 commercial est acquis par la société de recherche Bolt, Beranek and Newman, plus connue sous le sigle BBN. Les ingénieurs de BBN participent ensuite à l’évolution de certains usages interactifs de la machine.
Au début des années 1960, un PDP-1 rejoint également l’environnement du MIT. Le professeur Jack Dennis autorise des étudiants et des programmeurs à utiliser librement l’ordinateur. Cette liberté favorise alors l’apparition de programmes originaux et contribue au développement d’une véritable culture informatique expérimentale.
Comment le PDP-1 fonctionnait-il ?
Le PDP-1 manipule des mots de 18 bits. Sa mémoire standard contient 4 096 mots stockés dans une mémoire à tores de ferrite.
Un mot de 18 bits peut contenir une instruction ou une donnée. Le processeur lit une instruction en mémoire, détermine l’opération demandée, puis exécute cette opération sur les données concernées.
La machine possède notamment :
- un accumulateur utilisé pour les calculs ;
- un registre d’entrée-sortie pour communiquer avec les périphériques ;
- un compteur indiquant l’adresse de la prochaine instruction ;
- une mémoire à tores magnétiques ;
- un ensemble d’instructions relativement réduit.
Sa vitesse paraît aujourd’hui dérisoire, mais elle permet déjà d’effectuer environ 100 000 additions par seconde. Pourtant, pour les utilisateurs de l’époque, l’intérêt essentiel du PDP-1 ne réside pas uniquement dans ses performances. Il vient surtout de la possibilité d’exploiter directement la machine.
À quoi ressemblait réellement son utilisation ?
Pour charger un programme, l’utilisateur place généralement une bande perforée dans le lecteur. Les trous présents dans la bande représentent les instructions et les données du programme.
Ensuite, l’utilisateur actionne les commandes du panneau de contrôle afin de lancer la lecture. Le contenu est alors transféré dans la mémoire à tores de ferrite.
Le panneau frontal permet également d’observer l’état de différents registres grâce à des voyants lumineux. Des interrupteurs servent à saisir manuellement une valeur, à choisir une adresse ou à démarrer l’exécution à un emplacement précis.
La machine à écrire de console Soroban remplit, quant à elle, les fonctions d’un terminal rudimentaire. L’utilisateur peut saisir certains caractères tandis que le programme peut imprimer une réponse. Cependant, cette machine à écrire électromécanique reste lente et délicate à entretenir.
Une séance pouvait donc se dérouler ainsi :
- installer une bande perforée dans le lecteur ;
- charger le programme en mémoire ;
- sélectionner son adresse de départ ;
- lancer son exécution ;
- observer les voyants, la machine à écrire ou l’écran ;
- arrêter le programme afin d’examiner ou de modifier son état ;
- corriger le programme, puis recommencer.
Cette boucle immédiate entre essai, observation et correction constitue ainsi l’une des grandes différences avec le traitement par lots.
Le PDP-1 face à un grand système de traitement par lots
| Grand système en traitement par lots | PDP-1 |
|---|---|
| Programme généralement remis à un opérateur | Machine directement accessible au programmeur |
| Résultats souvent récupérés après un délai | Résultat observable immédiatement |
| Utilisation organisée autour d’une file de travaux | Utilisation expérimentale et interactive |
| Installation centrale très coûteuse | Machine plus compacte, mais toujours réservée aux institutions |
| Affichage principalement textuel ou imprimé | Affichage graphique possible avec le Type 30 |
Cette comparaison doit toutefois être nuancée. Tous les grands ordinateurs ne fonctionnent pas exclusivement en traitement par lots et plusieurs machines interactives expérimentales existent déjà avant le PDP-1.
Le Type 30 : quand le PDP-1 devient graphique
L’un des périphériques les plus célèbres du PDP-1 est le Precision CRT Display Type 30.
Cet écran cathodique ne fonctionne pas comme un écran moderne composé d’une grille permanente de pixels. Le programme lui transmet des coordonnées X et Y, puis l’écran fait apparaître un point lumineux à la position demandée.
En répétant cette opération jusqu’à environ 20 000 fois par seconde, le PDP-1 peut construire des formes, des courbes, des textes et des animations.
De plus, le Type 30 peut recevoir un stylo optique. Lorsqu’il est placé devant un point lumineux, celui-ci envoie un signal au programme. L’utilisateur peut ainsi sélectionner directement un élément affiché à l’écran, plusieurs années avant la généralisation de la souris.
Le Type 30 joue donc un rôle essentiel dans les expériences graphiques réalisées sur PDP-1. Il demeure néanmoins un périphérique optionnel et particulièrement coûteux.
Spacewar! : l’application qui rend le PDP-1 célèbre
Le PDP-1 reste principalement associé à Spacewar!, l’un des premiers jeux vidéo conçus pour un ordinateur numérique.
Le projet est imaginé en 1961 par Steve Russell, Martin Graetz et Wayne Wiitanen. Steve Russell programme la première version sur le PDP-1 du MIT. Au printemps 1962, le jeu reçoit ensuite des améliorations importantes apportées notamment par Peter Samson, Dan Edwards et Martin Graetz.
Deux joueurs dirigent chacun un vaisseau spatial. Ils doivent éviter les tirs de leur adversaire tout en résistant à l’attraction gravitationnelle d’une étoile placée au centre de l’écran.
Pour produire cette simulation, le PDP-1 recalcule continuellement :
- la position des deux vaisseaux ;
- leurs déplacements et leur rotation ;
- la trajectoire des projectiles ;
- l’effet de la gravité ;
- la position des étoiles affichées en arrière-plan.
Le résultat apparaît immédiatement sur le Type 30. Afin d’éviter que les joueurs manipulent directement les interrupteurs de la console, des boîtiers de commande spécifiques sont également fabriqués.
Spacewar! montre ainsi qu’un ordinateur peut servir à autre chose qu’au calcul scientifique ou administratif. Il peut aussi devenir une machine de création, de simulation et de divertissement.
Le PDP-1 comme instrument de musique
Les utilisateurs du MIT explorent également les possibilités sonores du PDP-1. En commandant rapidement une sortie électronique reliée à un amplificateur, un programme peut produire des fréquences audibles.
L’étudiant Peter Samson pousse l’expérience plus loin en obtenant une musique polyphonique comportant plusieurs notes simultanées. Il développe pour cela le Harmony Compiler, un programme destiné à faciliter la description de partitions musicales pour le PDP-1.
Des œuvres de Bach et de Mozart sont ainsi adaptées pour la machine. L’ordinateur n’est donc plus considéré uniquement comme un outil de calcul : il devient également un instrument programmable.
La démonstration suivante propose une interprétation moderne du morceau Olson de Boards of Canada réalisée sur un PDP-1. Elle permet d’entendre concrètement comment cette machine peut produire une musique programmée.
Les limites du PDP-1
Malgré son caractère novateur, le PDP-1 demeure très éloigné d’un ordinateur personnel moderne.
- Prix : environ 120 000 dollars en 1960, sans compter certains périphériques optionnels.
- Mémoire : seulement 4 096 mots dans sa configuration standard.
- Stockage : la bande perforée reste lente et peu pratique pour modifier ou organiser les programmes.
- Affichage : le Type 30 doit être continuellement rafraîchi par le logiciel.
- Programmation : les programmes sont écrits très près du fonctionnement matériel de la machine.
- Diffusion : seulement une cinquantaine d’exemplaires sont produits.
Le PDP-1 ne démocratise donc pas encore l’informatique auprès du grand public. En revanche, il rend l’accès direct à l’ordinateur beaucoup plus réaliste pour les laboratoires, les universités et certaines entreprises.
Idées reçues sur le PDP-1
« Le PDP-1 est le premier ordinateur interactif. »
Des machines expérimentales comme Whirlwind, le TX-0 et le TX-2 proposent déjà des formes d’interaction directe. Le PDP-1 est surtout l’un des premiers ordinateurs interactifs commercialisés.
« Le PDP-1 est un ordinateur personnel. »
Il pouvait être utilisé directement par une personne, mais son prix et ses dimensions le réservaient aux institutions. Il constitue plutôt un précurseur de l’informatique personnelle.
« Spacewar! est incontestablement le premier jeu vidéo. »
Plusieurs expériences ludiques antérieures existent. Spacewar! est plus précisément l’un des premiers jeux vidéo numériques à connaître une diffusion importante parmi les programmeurs.
« Le PDP-1 a inventé le mini-ordinateur. »
Il participe à l’émergence de cette catégorie. Cependant, le terme et le marché du mini-ordinateur s’imposeront surtout avec des machines ultérieures, notamment le PDP-8.
Pourquoi le PDP-1 reste une machine majeure
L’importance historique du PDP-1 ne tient pas au nombre d’exemplaires vendus. Elle vient surtout de la culture informatique qu’il contribue à développer.
- Interaction directe : le programmeur peut utiliser la machine sans passer systématiquement par une file de traitement.
- Programmation expérimentale : les erreurs peuvent être observées et corrigées plus rapidement.
- Graphisme : le Type 30 permet de produire des images et des animations en temps réel.
- Création numérique : Spacewar! et les expériences musicales montrent de nouveaux usages de l’ordinateur.
- Culture hacker : les utilisateurs du MIT détournent la machine de ses fonctions initiales afin d’explorer ses possibilités.
- Héritage industriel : le PDP-1 ouvre la longue famille des ordinateurs PDP de DEC.
Le PDP-1 ne constitue donc pas à lui seul l’origine de l’informatique interactive. Il représente néanmoins un moment décisif : celui où l’ordinateur commence à devenir une machine que l’on peut explorer directement, programmer librement et utiliser pour créer.
Repères chronologiques
- Décembre 1959 : présentation du prototype du PDP-1 lors de l’Eastern Joint Computer Conference.
- 1960 : lancement commercial du PDP-1 par DEC.
- Novembre 1960 : livraison d’un premier système à BBN.
- Début des années 1960 : installation d’un PDP-1 dans l’environnement du MIT.
- 1961 : conception et première programmation de Spacewar!.
- Printemps 1962 : améliorations importantes de Spacewar! par plusieurs programmeurs du MIT.
- Années 1960 : développement d’applications graphiques, musicales, scientifiques et de systèmes en temps partagé.
- Fin des années 1960 : fin de la commercialisation du PDP-1.
Pour aller plus loin
Pour poursuivre l’histoire du PDP-1 et de l’informatique interactive :
Photo de couverture : Alexey Komarov — CC BY-SA 4.0.
