PDP-10

Contrairement aux mini-ordinateurs comme le PDP-8 ou le PDP-11, le PDP-10 appartient à la catégorie des grands systèmes, ou mainframes. Sa particularité réside cependant dans son orientation très marquée vers le temps partagé et l’informatique interactive.

Au lieu de réserver l’ordinateur à une succession de travaux exécutés en traitement par lots, le PDP-10 permet à de nombreux utilisateurs de travailler simultanément depuis leurs propres terminaux. L’ordinateur devient ainsi un environnement informatique partagé dans lequel on programme, exécute des logiciels, échange des fichiers et communique avec d’autres utilisateurs.

Fiche rapide

• Constructeur : Digital Equipment Corporation (DEC)
• Commercialisation : 1967
• Catégorie : grand ordinateur / mainframe
• Architecture : 36 bits
• Origine : architecture dérivée du PDP-6
• Registres principaux : 16 accumulateurs
• Premier processeur : KA10
• Évolutions principales : KI10, KL10 puis KS10
• DECsystem-10 : appellation introduite à partir de 1971
• Systèmes importants : TOPS-10, TENEX, ITS
• Usages : temps partagé, recherche, enseignement, intelligence artificielle et développement logiciel

Du PDP-6 au PDP-10

L’histoire du PDP-10 commence avec le PDP-6, présenté par DEC en 1964. Cette machine introduit chez le constructeur une architecture 36 bits destinée notamment au calcul scientifique et à l’utilisation interactive.

Le PDP-6 est techniquement ambitieux, mais sa fabrication reste coûteuse et sa diffusion limitée. DEC reprend donc ses principes pour concevoir une machine plus facile à produire et plus performante.

Le résultat est le PDP-10, dont les premiers systèmes sont livrés en 1967. Il reste largement compatible avec les logiciels du PDP-6, permettant ainsi de préserver les programmes déjà développés.

Le PDP-10 représente donc moins une rupture qu’une maturation de l’architecture 36 bits de DEC.

Pourquoi 36 bits ?

Alors que le PDP-11 travaille avec des mots de 16 bits, le PDP-10 manipule des mots de 36 bits.

Cette largeur est particulièrement adaptée aux applications scientifiques, mais aussi au traitement de structures complexes utilisées par certains langages de programmation, notamment LISP.

Le processeur dispose notamment de 16 accumulateurs. Ceux-ci peuvent conserver temporairement des valeurs et des adresses utilisées pendant les calculs.

La machine est donc conçue pour des applications beaucoup plus importantes que celles généralement confiées aux petits mini-ordinateurs de la même époque.

Le temps partagé au cœur du PDP-10

L’une des caractéristiques essentielles du PDP-10 est son adaptation au temps partagé.

Le principe consiste à répartir très rapidement le temps du processeur entre plusieurs programmes et plusieurs utilisateurs. Chaque personne travaille depuis un terminal et reçoit régulièrement une petite part des ressources de la machine.

Comme ces changements sont extrêmement rapides, chaque utilisateur peut avoir l’impression de disposer directement de l’ordinateur.

Le fonctionnement peut être résumé ainsi :

utilisateur A → utilisateur B → utilisateur C → utilisateur A → …

Ce modèle permet :

• d’écrire et modifier un programme directement depuis un terminal ;
• de lancer immédiatement son exécution ;
• de corriger rapidement une erreur ;
• de conserver des fichiers personnels ;
• de partager certains programmes et certaines ressources ;
• de faire travailler simultanément de nombreux utilisateurs.

Cette manière d’utiliser l’ordinateur contraste fortement avec le traitement par lots, dans lequel un programme est généralement préparé puis placé dans une file d’attente avant son exécution.

Une famille qui évolue

Le PDP-10 ne correspond pas à un seul processeur. Plusieurs générations se succèdent afin d’améliorer les performances tout en préservant autant que possible la compatibilité logicielle.

KA10

Le KA10 équipe les premiers PDP-10 commercialisés en 1967. Il reprend directement l’architecture du PDP-6 tout en utilisant une électronique plus adaptée à une production en série.

KI10

Le KI10, introduit au début des années 1970, utilise davantage de circuits intégrés et apporte notamment de meilleures performances ainsi que des mécanismes plus évolués de gestion mémoire.

KL10

Le KL10 représente une évolution beaucoup plus puissante. Il utilise notamment une mémoire cache et une organisation interne plus rapide. Il équipera aussi bien certaines configurations DECsystem-10 que les futurs DECSYSTEM-20.

KS10

À la fin des années 1970, le KS10 permet de construire une version plus compacte et moins coûteuse de l’architecture 36 bits. Il équipe notamment le DECSYSTEM-2020.

Du PDP-10 au DECsystem-10

En 1971, DEC modifie la manière de commercialiser sa gamme 36 bits et introduit le nom DECsystem-10.

Ce changement traduit une évolution importante. DEC ne vend plus seulement un processeur : l’entreprise met davantage en avant un système informatique complet associant processeur, mémoire, disques, terminaux, logiciels et système d’exploitation.

Les premières configurations DECsystem-10 utilisent encore le processeur KA10, puis la gamme évolue avec les KI10 et KL10.

Le terme PDP-10 reste néanmoins très largement utilisé pour désigner l’ensemble de cette famille d’ordinateurs 36 bits.

TOPS-10 : le système d’exploitation de DEC

TOPS-10 devient le principal système d’exploitation associé au PDP-10 et au DECsystem-10.

Il est conçu pour une utilisation multi-utilisateur et interactive. Chaque utilisateur dispose d’un compte et peut travailler depuis un terminal, gérer ses fichiers, lancer des programmes ou utiliser différents langages de programmation.

TOPS-10 contribue ainsi à transformer le PDP-10 en véritable plateforme informatique partagée.

TENEX : la mémoire virtuelle arrive sur le PDP-10

Le PDP-10 accueille également des systèmes développés en dehors de DEC.

À la fin des années 1960, Bolt, Beranek and Newman (BBN) développe TENEX pour un PDP-10 modifié.

L’une de ses innovations importantes concerne la mémoire virtuelle. Grâce à un matériel supplémentaire et à une gestion par pages, un programme peut utiliser un espace mémoire apparent plus grand que la mémoire physique immédiatement disponible.

Une partie des informations peut être conservée sur disque puis ramenée en mémoire lorsque le programme en a besoin.

TENEX devient particulièrement apprécié dans plusieurs centres de recherche liés à l’ARPA et se retrouve sur plusieurs des premières machines connectées à ARPANET.

TOPS-20 : l’héritage de TENEX

Le succès de TENEX intéresse DEC. En 1973, l’entreprise acquiert les droits du système et plusieurs de ses concepteurs participent ensuite au développement d’un nouveau système d’exploitation.

Le résultat devient TOPS-20, commercialisé avec le DECSYSTEM-20 à partir de 1976.

Il faut donc distinguer :

• TOPS-10 → principalement associé au PDP-10 et au DECsystem-10 ;
• TENEX → développé par BBN pour des PDP-10 équipés d’un mécanisme de mémoire virtuelle ;
• TOPS-20 → descendant de TENEX commercialisé par DEC avec le DECSYSTEM-20.

Ces systèmes appartiennent néanmoins à la même grande famille d’ordinateurs 36 bits et partagent une forte continuité logicielle et culturelle.

Une machine particulièrement appréciée dans les universités

Le PDP-10 rencontre un succès important dans les universités, les centres de recherche et les laboratoires informatiques.

Son orientation interactive permet à des étudiants et des chercheurs de disposer d’un accès beaucoup plus direct à l’ordinateur que dans un environnement exclusivement organisé autour du traitement par lots.

Le système devient notamment une plateforme importante pour :

• l’enseignement de la programmation ;
• le développement de logiciels ;
• la recherche en informatique ;
• l’intelligence artificielle ;
• les langages comme LISP ;
• le traitement symbolique ;
• les premières communautés informatiques en réseau.

Le PDP-10 et la culture hacker

Dans certains laboratoires, notamment au MIT, l’utilisation interactive des grands ordinateurs favorise une nouvelle culture de programmation.

Les utilisateurs ne se contentent plus de remettre leurs programmes à un opérateur. Ils travaillent directement sur la machine, expérimentent, développent des outils et partagent leurs programmes avec d’autres utilisateurs.

Le PDP-10 devient ainsi l’une des plateformes associées à la culture hacker historique : une culture fondée sur l’exploration technique, le partage des connaissances et l’amélioration permanente des logiciels.

Cette culture ne naît pas avec le PDP-10 — elle est déjà visible autour du TX-0 et du PDP-1 — mais les grands systèmes en temps partagé lui permettent de se développer à une échelle beaucoup plus importante.

Un ordinateur présent sur les premiers réseaux

La présence de PDP-10 dans plusieurs laboratoires universitaires et centres de recherche lui donne également une place dans l’histoire des réseaux informatiques.

Des systèmes utilisant TENEX font partie des machines connectées à ARPANET au début des années 1970.

Le PDP-10 devient ainsi non seulement un ordinateur partagé localement entre plusieurs utilisateurs, mais également une machine capable de communiquer avec d’autres ordinateurs situés à distance.

Cette évolution prépare progressivement le passage d’une informatique centralisée autour d’une machine à une informatique organisée autour de machines et d’utilisateurs interconnectés.

Pourquoi le PDP-10 est-il une machine importante ?

• Architecture 36 bits : il prolonge et développe l’architecture du PDP-6.
• Temps partagé : il est conçu pour servir simultanément de nombreux utilisateurs.
• Interaction : les programmeurs travaillent directement depuis des terminaux.
• Compatibilité : les différentes générations conservent une forte continuité logicielle.
• Systèmes d’exploitation : TOPS-10 et TENEX deviennent des environnements majeurs du temps partagé.
• Mémoire virtuelle : TENEX contribue à développer des techniques avancées de gestion mémoire sur le PDP-10.
• Recherche : la machine est largement utilisée dans les universités et les laboratoires informatiques.
• Réseaux : plusieurs PDP-10 jouent un rôle dans les premières communautés utilisant ARPANET.
• Culture informatique : il favorise des environnements interactifs dans lesquels programmes, fichiers et connaissances sont partagés.

Le PDP-10 n’est donc pas un mini-ordinateur comparable au PDP-8 ou au PDP-11. Il appartient à la catégorie des grands systèmes interactifs et représente l’une des grandes réussites de DEC dans le domaine de l’informatique 36 bits.

Son héritage réside surtout dans la manière dont il contribue à faire de l’ordinateur un espace de travail partagé, interactif et progressivement connecté à d’autres machines.

Repères chronologiques

• 1964 : DEC présente le PDP-6, première machine 36 bits de la société.
• 1967 : commercialisation du PDP-10 équipé du processeur KA10.
• 1971 : introduction de l’appellation DECsystem-10.
• 1972 : introduction du processeur KI10.
• 1973 : DEC acquiert les droits de TENEX auprès de BBN.
• Milieu des années 1970 : arrivée du processeur KL10.
• 1976 : lancement du DECSYSTEM-20 et de TOPS-20.
• 1978 : arrivée du DECSYSTEM-2020 utilisant le processeur KS10.

Pour aller plus loin

• Digital Equipment Corporation : l’histoire de DEC
• Le PDP-6, l’origine de la famille 36 bits de DEC
• Le PDP-8 et l’essor des mini-ordinateurs
• Le PDP-11, mini-ordinateur 16 bits emblématique de DEC
• TOPS-10, le système d’exploitation des grands systèmes 36 bits de DEC

Crédit de la photo de couverture :
Gah4 — Travail personnel, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons.