Honeywell 800

Honeywell 800 : caractéristiques principales

Avant le Honeywell 800 : l’héritage de DATAmatic

Le Honeywell 800 n’apparaît pas de nulle part. Au milieu des années 1950, Honeywell et Raytheon travaillent ensemble sur le DATAmatic 1000, un grand ordinateur destiné au traitement de données.

Le DATAmatic 1000 reste une machine imposante, coûteuse et produite en petit nombre. Les travaux réalisés autour de son architecture fournissent cependant une base technique à une nouvelle génération de systèmes.

Honeywell reprend cette expérience avec un objectif clair : construire un grand ordinateur plus rapide, plus fiable et surtout entièrement transistorisé.

Le H-800 est annoncé en 1958. Ses premières livraisons interviennent à la fin de 1960, au moment où le transistor commence réellement à remplacer les tubes à vide dans les nouveaux ordinateurs.

6 000 transistors pour construire un processeur

Aujourd’hui, des milliards de transistors tiennent sur quelques centimètres carrés de silicium. Le Honeywell 800 appartient à une époque radicalement différente.

Ses circuits utilisent environ 6 000 transistors et 30 000 diodes, sous forme de composants individuels. Le processeur n’est donc pas une puce : ses circuits occupent des armoires remplies de cartes électroniques, de connecteurs et de câblage.

Cette technologie représente déjà un progrès considérable par rapport aux ordinateurs à tubes. Les transistors consomment moins d’énergie, produisent moins de chaleur et améliorent la fiabilité générale.

Malgré cela, une installation documentée du H-800 consomme encore environ 32 kW et nécessite une salle climatisée spécialement aménagée.

48 bits… mais 54 bits réellement stockés

Le Honeywell 800 est généralement présenté comme un ordinateur 48 bits. C’est exact, mais la réalité matérielle est un peu plus intéressante.

Chaque mot stocké dans sa mémoire à tores magnétiques comporte en réalité 54 bits :

• 48 bits contiennent l’information ;
• 6 bits supplémentaires participent au contrôle et à la détection des erreurs.

Les 48 bits utiles peuvent représenter différents types d’informations : un nombre binaire, des données décimales, huit caractères de 6 bits ou encore une instruction machine complète.

Cette souplesse correspond au positionnement du H-800. Honeywell ne cherche pas seulement à construire un calculateur scientifique : la même machine doit pouvoir effectuer des calculs d’ingénierie, gérer des fichiers commerciaux ou traiter d’importantes quantités de données.

Une instruction avec trois adresses

L’architecture du H-800 diffère fortement de celle des microprocesseurs qui apparaîtront une décennie plus tard.

Une instruction occupe un mot complet de 48 bits, découpé en quatre champs de 12 bits :

12 bits       12 bits       12 bits       12 bits
+-----------+-------------+-------------+-------------+
| Opération | Adresse A   | Adresse B   | Adresse C   |
+-----------+-------------+-------------+-------------+

Les trois champs d’adresse permettent à une instruction d’indiquer directement deux opérandes et la destination du résultat.

Une addition peut donc se comprendre conceptuellement ainsi :

C ← A + B

L’instruction BA d’ARGUS, pour Binary Add, peut ainsi utiliser les données désignées par A et B puis placer le résultat à l’emplacement indiqué par C.

Pourquoi seulement 12 bits pour une adresse ?

Ces 12 bits ne correspondent pas simplement à une adresse linéaire dans toute la mémoire, comme on pourrait l’imaginer en pensant à un microprocesseur plus récent.

La mémoire du H-800 est organisée en banques. Une adresse directe désigne normalement un emplacement situé dans la banque concernée par l’instruction. Les registres d’index et les mécanismes d’adressage indirect permettent ensuite d’étendre l’accès et d’atteindre d’autres emplacements.

Cette organisation permet donc de conserver des instructions compactes tout en utilisant une mémoire plus importante que les 4 096 positions qu’un champ de 12 bits pourrait désigner seul.

Ce qui rend vraiment le Honeywell 800 particulier

La vitesse brute n’est finalement pas l’aspect le plus original de la machine. Son innovation la plus remarquable concerne la multiprogrammation.

Sur beaucoup d’ordinateurs de l’époque, lorsqu’un programme attend une bande magnétique, un lecteur de cartes ou une imprimante, le processeur risque de rester inutilisé pendant une partie de ce temps.

Pour Honeywell, c’est difficilement acceptable : le processeur représente l’une des ressources les plus chères de l’installation. Le H-800 cherche donc à lui trouver constamment du travail.

Huit programmes, mais pas huit processeurs

Le Honeywell 800 dispose d’un seul processeur central. Pourtant, le matériel peut conserver simultanément le contexte de huit programmes indépendants.

Chaque programme possède son propre ensemble de registres de contrôle. Le processeur peut alors passer d’un contexte actif à un autre sans devoir reconstruire entièrement l’état du programme à chaque changement.

Avec le vocabulaire actuel, ce mécanisme rappelle une forme très précoce de multithreading matériel.

Il ne faut toutefois pas imaginer huit instructions exécutées exactement au même instant. Le processeur reste unique : le matériel répartit son utilisation entre plusieurs programmes.

32 registres réservés à chaque programme

Le H-800 possède une petite mémoire de contrôle distincte de la mémoire principale. Elle comporte 256 registres spéciaux, répartis en huit groupes de 32.

Chaque programme dispose ainsi de son propre environnement matériel : registres d’index, mécanismes d’adressage et registres chargés de contrôler la séquence d’exécution.

Le changement de programme devient beaucoup plus rapide puisque l’essentiel de son contexte reste disponible dans la machine.

Deux compteurs de programme au lieu d’un

L’architecture va encore plus loin : chaque contexte possède deux compteurs d’instructions, appelés Sequence Counter et Cosequence Counter.

Chacun est associé à un registre historique capable notamment de conserver une adresse liée à un changement de séquence.

Ce dispositif facilite certains branchements, sous-programmes et enchaînements d’exécution. Il montre surtout à quel point les ingénieurs Honeywell cherchent à prendre en charge directement dans le matériel des fonctions qui seront plus tard largement confiées au système d’exploitation.

Les périphériques ne doivent pas faire attendre le processeur

La même philosophie s’applique aux entrées-sorties.

Un mainframe du début des années 1960 passe une grande partie de son activité à faire circuler des données entre la mémoire et les cartes perforées, bandes magnétiques, imprimantes ou rubans perforés.

Le Honeywell 800 dispose donc de contrôleurs capables d’effectuer des transferts pendant que le processeur poursuit d’autres travaux.

Le système arbitre les accès à la mémoire entre les périphériques et le processeur central. Honeywell emploie notamment les expressions Traffic Control et Multiprogram Control pour décrire ces mécanismes.

L’objectif est très concret : ne pas immobiliser un ordinateur à près d’un million de dollars simplement parce qu’une imprimante ou une bande magnétique est plus lente que le processeur.

Les bandes magnétiques au cœur du système

Le disque n’est pas encore le centre du stockage informatique. Sur le Honeywell 800, les bandes magnétiques jouent un rôle essentiel.

Une configuration type documentée en 1961 comprend déjà six unités de bandes. L’architecture permet d’en connecter beaucoup davantage grâce à l’ajout de contrôleurs.

Les unités rapides atteignent environ 64 000 caractères par seconde. Les cartes perforées restent également très présentes : certains lecteurs approchent 650 cartes par minute, tandis que des imprimantes peuvent atteindre environ 900 lignes par minute.

Le mainframe n’est donc pas seulement une unité de calcul. C’est aussi une véritable usine à faire circuler des données.

Un « disque dur » de 800 millions de caractères ?

Une caractéristique spectaculaire est parfois associée au Honeywell 800 : un stockage sur disque atteignant environ 800 millions de caractères.

Le chiffre existe bien dans la documentation Honeywell, mais il faut éviter de le présenter comme l’équipement standard du H-800 de 1960.

Honeywell développe ensuite la famille de systèmes de stockage à accès aléatoire H-860, utilisée avec les grands ordinateurs des familles 800 et 1800.

Dans ses configurations les plus importantes, le H-860 peut approcher les 800 millions de caractères stockés.

Le prix est cependant colossal : les configurations maximales de stockage peuvent coûter plus cher que le processeur central lui-même.

ARGUS : programmer au plus près du H-800

Le principal assembleur du Honeywell 800 porte un nom très représentatif de l’époque : ARGUS, pour Automatic Routine Generating and Updating System.

Le manuel ARGUS de 1961 détaille les instructions du processeur, les trois adresses, les registres spéciaux, l’indexation et les différents mécanismes d’adressage.

Programmer reste donc une activité étroitement liée à l’architecture physique de la machine. Il faut comprendre comment la mémoire est organisée, comment fonctionnent les registres et comment les instructions manipulent les données.

Parallèlement, Honeywell cherche déjà à éloigner progressivement les programmeurs de ces détails matériels grâce à des langages de plus haut niveau.

FACT : un chemin inattendu vers COBOL

L’une des histoires les moins connues du Honeywell 800 concerne FACT, pour Fully Automatic Compiling Technique.

À la fin des années 1950, Honeywell souhaite disposer d’un langage spécialement adapté au traitement des données commerciales. Le développement du compilateur FACT constitue l’un des premiers grands projets d’une société créée en 1959 : Computer Sciences Corporation, future CSC.

FACT cherche notamment à utiliser des formulations relativement proches de l’anglais afin de rendre les programmes de gestion plus compréhensibles.

Au même moment, l’industrie américaine tente justement de créer un langage de gestion capable de fonctionner sur des machines de constructeurs différents. Ces travaux aboutissent au COBOL.

Honeywell et plusieurs personnes impliquées dans FACT participent aux discussions de CODASYL qui accompagnent cette naissance. FACT ne devient pas le langage universel espéré, mais certaines de ses idées appartiennent au contexte technique qui façonne COBOL.

Le H-800 se retrouve ainsi au croisement de deux évolutions majeures : la multiprogrammation des grands ordinateurs et la recherche de langages de gestion indépendants du matériel.

Le Honeywell 800 et Apollo : l’ordinateur resté sur Terre

Le lien du H-800 avec le programme Apollo est encore plus étonnant.

Le Honeywell 800 n’a évidemment jamais voyagé vers la Lune. L’ordinateur embarqué dans les vaisseaux Apollo est l’Apollo Guidance Computer, une machine totalement différente.

En revanche, les ingénieurs du MIT Instrumentation Laboratory utilisent un Honeywell 800 au sol pour développer et préparer une partie des logiciels destinés à cet ordinateur embarqué.

YUL : assembler le logiciel de l’Apollo Guidance Computer

L’un des outils essentiels porte le nom de YUL.

YUL commence son existence sur un IBM 650 avant d’être porté sur le Honeywell 800 lorsque les besoins du laboratoire augmentent.

Le système traite les programmes de l’Apollo Guidance Computer, gère leurs versions et produit les données nécessaires à la préparation du code binaire destiné à l’ordinateur de bord.

Ses fonctions dépassent donc celles d’un simple assembleur : YUL intervient également dans l’édition et l’organisation des versions du logiciel.

MITIGUS : adapter ARGUS aux besoins du MIT

Les ingénieurs du MIT développent également une variante de notation appelée MITIGUS, plus pratique pour leurs besoins.

Un préprocesseur transforme ensuite MITIGUS en langage ARGUS compréhensible par les outils du Honeywell.

On peut simplifier la chaîne de développement ainsi :

programme de l'Apollo Guidance Computer
               ↓
              YUL
               ↓
         Honeywell 800
               ↓
code préparé pour l'Apollo Guidance Computer

Le H-800 fait donc partie de ces grandes machines restées au sol mais indispensables à la fabrication des logiciels qui accompagneront ensuite les missions lunaires.

MEDLARS : quand le H-800 aide la médecine

L’histoire du Honeywell 800 ne se limite pourtant pas au spatial.

En 1963, la U.S. National Library of Medicine acquiert un H-800 afin de faire fonctionner MEDLARS, pour Medical Literature Analysis and Retrieval System.

Le système devient opérationnel en 1964. Des références provenant de revues médicales peuvent désormais être indexées, enregistrées et exploitées avec l’aide de l’ordinateur.

Pour une institution habituée aux index imprimés et au travail documentaire manuel, le changement est considérable. Le mainframe permet de traiter une quantité d’informations bibliographiques qu’il serait extrêmement difficile d’exploiter de la même manière à la main.

MEDLARS constitue une étape majeure dans l’informatisation de la documentation médicale. Son évolution participera ensuite à l’apparition de MEDLINE.

Le même type de machine qui aide le MIT à préparer du logiciel spatial contribue ainsi, quelques années plus tard, à transformer la recherche d’informations en médecine.

À la NASA Ames : seize années au service des souffleries

Autre carrière remarquable : celle du H-800 installé au NASA Ames Research Center.

Lorsque le centre met en place une nouvelle installation informatique au début des années 1960, le Honeywell 800 devient l’une de ses machines importantes.

Il sert notamment à recueillir et traiter les données provenant des expériences réalisées dans les souffleries aérodynamiques.

Et contrairement à ce que l’on pourrait imaginer pour un ordinateur apparu au tournant de 1960, cette machine reste longtemps en service.

Le H-800 d’Ames n’est retiré qu’en 1977.

Cette longévité rappelle une réalité souvent oubliée : lorsqu’une installation informatique représente un investissement énorme et remplit correctement sa mission, elle peut continuer à travailler bien après l’apparition de machines techniquement plus modernes.

975 000 dollars… avant les options

Le rapport du Ballistic Research Laboratories publié en 1961 donne le prix d’une configuration type :

975 000 dollars.

Cette somme comprend notamment le processeur central, 4 096 mots de mémoire, six lecteurs de bandes, un lecteur de cartes, un perforateur et une imprimante.

Les options donnent une idée encore plus claire du coût de l’informatique de l’époque :

• Virgule flottante matérielle : 101 800 $ supplémentaires ;
• 4 096 mots de mémoire supplémentaires : 153 600 $ ;
• Location mensuelle du système de base : 20 665 $.

À titre de comparaison, le PDP-1, commercialisé à la même période par Digital Equipment Corporation, coûte autour de 120 000 dollars.

Le Honeywell 800 appartient clairement à une autre catégorie : celle du grand centre informatique institutionnel, avec salle spécialisée, opérateurs, périphériques nombreux et infrastructure de maintenance.

Le Honeywell 800 n’est pas « le premier ordinateur multitâche »

Une affirmation revient régulièrement : le H-800 aurait été le premier ordinateur de l’histoire capable d’exécuter plusieurs programmes.

La formule est trop catégorique.

À la fin des années 1950, plusieurs projets explorent déjà le parallélisme, la multiprogrammation ou le partage de ressources. Le Bull Gamma 60, développé en France, constitue notamment un autre exemple important de cette recherche.

En revanche, le Honeywell 800 occupe bien une place particulière parmi les premières machines commerciales dont l’architecture matérielle est explicitement pensée pour maintenir et faire progresser plusieurs programmes indépendants.

C’est déjà une innovation considérable.

Deux futurs de l’informatique se dessinent en 1960

Au même moment, une autre conception de l’ordinateur commence à s’imposer dans certains laboratoires.

Des machines comme le PDP-1 cherchent à rapprocher le programmeur de la machine : écran, clavier, interaction directe et réponse rapide.

Le Honeywell 800 suit presque la direction opposée. Il cherche avant tout à rentabiliser au maximum une ressource centrale extrêmement coûteuse en lui faisant traiter plusieurs travaux et plusieurs flux d’entrées-sorties.

Deux grandes histoires de l’informatique commencent ainsi à se dessiner :

• le grand ordinateur central dont la puissance est partagée entre de nombreux traitements ;
• l’ordinateur interactif auquel le programmeur accède directement.

Les décennies suivantes rapprocheront progressivement ces deux visions grâce au temps partagé, aux terminaux et aux systèmes multi-utilisateurs.

Du Honeywell 800 au System/360

Honeywell poursuit l’évolution de cette architecture avec les Honeywell 1800 et 1800-II, plus rapides et compatibles avec une partie de l’environnement développé pour le H-800.

Mais le marché des mainframes change très rapidement.

En 1964, IBM annonce le System/360. L’idée est différente : plutôt que de proposer quelques machines isolées, IBM construit une famille complète partageant une architecture commune et capable d’exécuter une grande partie des mêmes logiciels.

La compatibilité et la pérennité du logiciel deviennent alors des arguments aussi importants que la puissance brute du matériel.

Le Honeywell 800 appartient donc à une période particulièrement créative de l’histoire des mainframes : celle où chaque constructeur peut encore imaginer une architecture profondément différente de celle de ses concurrents.

Pourquoi le Honeywell 800 mérite d’être retenu

Le H-800 n’est pas resté célèbre comme l’IBM System/360. Il n’a pas non plus bouleversé la relation entre l’homme et la machine comme les premiers ordinateurs interactifs.

Son intérêt se trouve ailleurs.

Au tournant des années 1960, ses ingénieurs se posent déjà une question qui reste fondamentale aujourd’hui : comment utiliser efficacement un processeur lorsqu’il doit gérer plusieurs travaux et plusieurs périphériques en même temps ?

La réponse de Honeywell est remarquablement matérielle : huit contextes de programmes, des groupes de registres dédiés, deux compteurs de séquence par contexte et une architecture d’entrées-sorties conçue pour éviter que le processeur reste inutilement inactif.

Mais le H-800 est aussi intéressant par les mondes qu’il relie. Son histoire croise l’informatique de gestion et le COBOL, les cartes perforées et le logiciel d’Apollo, les bandes magnétiques et la recherche documentaire médicale.

Le Honeywell 800 n’est donc pas seulement une énorme machine de sept tonnes. Il montre qu’au début des années 1960, plusieurs principes essentiels des systèmes informatiques modernes commencent déjà à prendre forme.

Repères chronologiques

• Milieu des années 1950 : Honeywell et Raytheon travaillent sur le DATAmatic 1000.
• 1958 : annonce du Honeywell 800.
• 1959 : publication d’une description technique de son architecture multiprogrammée.
• Fin 1960 : début des premières livraisons.
• 1961 : publication du manuel ARGUS.
• 1961 : installation d’un Honeywell 800 au MIT Instrumentation Laboratory.
• 1961 : le 25e H-800 produit est destiné à Philadelphia Electric.
• 1963 : la National Library of Medicine acquiert un Honeywell 800 pour MEDLARS.
• 1964 : MEDLARS devient opérationnel.
• Années 1960 : la famille H-800/H-1800 est utilisée au MIT dans l’environnement de développement du programme Apollo.
• 1971 : MEDLARS évolue vers le service en ligne MEDLINE.
• 1977 : retrait du Honeywell 800 utilisé au NASA Ames Research Center.

Sources

• Ballistic Research Laboratories, A Third Survey of Domestic Electronic Digital Computing Systems, Report No. 1115, 1961.
• Honeywell, ARGUS — Automatic Routine Generating and Updating System, Manual of Assembly Language, 1961.
• Norman Lourie et al., étude de l’architecture et de la multiprogrammation du Honeywell 800, Eastern Joint Computer Conference, 1959.
• Mark Smotherman, étude historique et architecturale du Honeywell 800.
• Hugh Blair-Smith / MIT Instrumentation Laboratory, archives du système YUL et du développement logiciel de l’Apollo Guidance Computer.
• U.S. National Library of Medicine, archives historiques de MEDLARS.
• NASA Ames Research Center, documentation historique consacrée au centre informatique et au Honeywell 800.
• Computers and Automation, documents consacrés aux premières installations du H-800, 1960-1961.

Photo de couverture : le Honeywell 800 de la U.S. National Library of Medicine.
Des opératrices travaillent sur le mainframe Honeywell 800 utilisé pour MEDLARS, le système informatisé d’analyse et de recherche de la littérature médicale.

Photographie réalisée entre 1963 et 1969 environ.
Photographie originale : Courtesy of the U.S. National Library of Medicine, Bethesda, Maryland — Images from the History of Medicine, NLM Image ID A033500. No known copyright restrictions. Adaptation graphique : HistoireInformatique.info / image générée par IA.