Precision CRT Display Type 30 : l’écran vectoriel du PDP-1

Le Type 30 utilise un tube cathodique de 16 pouces dont la surface d’affichage est circulaire, à la manière d’un oscilloscope. Il ne produit pas une image composée de pixels comme un écran moderne. Il fonctionne selon un principe d’affichage vectoriel par points, également appelé point-plotting display : l’ordinateur positionne le faisceau selon des coordonnées X et Y, puis l’intensifie afin de faire apparaître un point lumineux.

Des points plutôt que des pixels

Le programme demande l’affichage d’un point à une position déterminée. En répétant cette opération très rapidement, il devient possible de construire des segments, des courbes, des repères, des schémas ou des diagrammes. Le texte lui-même peut être représenté en traçant les caractères à partir de plusieurs points.

Contrairement à un écran moderne, le tube ne conserve pas durablement une image complète. Son phosphore P7 à longue persistance maintient chaque point visible pendant un certain temps, mais le programme doit retracer régulièrement la figure pour obtenir une image stable ou animée.

La qualité de l’affichage dépend donc directement de l’organisation du programme, de la quantité de points à tracer et de la fréquence de rafraîchissement.

Caractéristiques essentielles du Type 30

• Tube cathodique : écran circulaire de 16 pouces.
• Zone utile : environ 9,25 × 9,25 pouces.
• Origine des coordonnées : située au centre de l’écran.
• Adressage : 1024 × 1024 positions, avec des coordonnées codées sur 10 bits pour chaque axe.
• Vitesse : jusqu’à environ 20 000 points par seconde, soit près de 50 microsecondes pour tracer un point.
• Précision : exactitude globale annoncée d’environ ± 3 % de la taille de la zone d’affichage.
• Conception : focalisation et déflexion magnétiques, avec des registres tampons pour les coordonnées X et Y.

Ces caractéristiques permettent au Type 30 d’afficher des graphiques scientifiques, des trajectoires, des schémas techniques et des programmes nécessitant un retour visuel immédiat.

Programmer l’affichage avec l’instruction « dpy »

L’intégration du Type 30 au PDP-1 repose sur une instruction d’entrée-sortie spécialisée appelée dpy, pour display. Son rôle consiste à afficher un point sur le tube cathodique.

• La coordonnée X est fournie par les bits 0 à 9 de l’accumulateur, appelé AC.
• La coordonnée Y est fournie par les bits 0 à 9 du registre d’entrée-sortie, appelé IO.
• L’instruction efface le statut du stylo optique, s’il est présent, puis déclenche le tracé du point.

Le Type 30 dispose de registres tampons de 10 bits pour conserver temporairement les coordonnées X et Y pendant le tracé. Selon la forme de l’instruction utilisée, le PDP-1 peut attendre la fin de l’opération ou poursuivre brièvement ses calculs avant de se resynchroniser avec l’écran.

Ce fonctionnement encourage une programmation très géométrique : calcul des coordonnées, affichage d’un point, déplacement, puis répétition. Des sous-programmes permettent ensuite de construire des segments, des cercles, des axes gradués ou des courbes.

Du visuel à l’interaction : le Light Pen Type 32

Associé au Light Pen Type 32, le Type 30 devient également un périphérique d’interaction. Ce stylo photosensible détecte le passage du faisceau lumineux lorsqu’il est dirigé vers un point affiché à l’écran.

Le signal envoyé au PDP-1 peut alors provoquer une action prévue par le programme. L’utilisateur peut notamment :

• sélectionner un élément affiché ;
• désigner un point précis ;
• modifier une figure ou un schéma ;
• demander l’affichage de nouvelles informations ;
• déclencher une commande programmée.

Bien avant la généralisation de la souris, l’utilisateur peut ainsi désigner directement des objets à l’écran.

Afficher du texte avec le Symbol Generator Type 33

Tracer chaque caractère point par point mobilise une partie importante du temps de calcul. Pour accélérer l’affichage alphanumérique, DEC propose le Symbol Generator Type 33.

Ce périphérique produit des caractères construits à partir d’une matrice de 5 × 7 points. Plusieurs tailles de caractères peuvent être sélectionnées selon l’espacement utilisé entre les points.

Le Type 33 augmente ainsi les capacités du Type 30 pour l’affichage de textes, de valeurs numériques, de légendes et d’interfaces graphiques rudimentaires.

Le Type 30 dans un environnement PDP-1

Dans une configuration typique, la machine à écrire de console et l’écran remplissent des fonctions complémentaires :

• Machine à écrire de console : saisie de commandes, affichage de messages textuels, impression de résultats et opérations de débogage.
• CRT Type 30 : visualisation immédiate de graphiques, de trajectoires et de schémas.
• Light Pen Type 32 : sélection et interaction directe avec les éléments affichés.

Lorsque le résultat recherché est essentiellement numérique ou textuel, le papier reste pratique. Lorsqu’il s’agit de formes, de mouvements ou d’évolutions dans le temps, le Type 30 transforme profondément la relation avec la machine : l’utilisateur peut observer le résultat, modifier son programme et recommencer immédiatement.

L’ordinateur devient alors un outil d’exploration, et non plus seulement une machine chargée d’effectuer des calculs.

Spacewar! : le Type 30 devient un terrain de jeu

Le Type 30 reste étroitement associé à Spacewar!, l’un des premiers jeux vidéo conçus pour un ordinateur numérique. Imaginé dès 1961, le jeu est d’abord programmé par Steve Russell sur le PDP-1 du MIT. Il est ensuite considérablement amélioré en 1962 par plusieurs membres de la communauté informatique du MIT, notamment Peter Samson, Dan Edwards et Martin Graetz.

Le Type 30 affiche en temps réel les deux vaisseaux, leurs projectiles, l’étoile centrale et le champ stellaire. Pour produire cette animation, le PDP-1 recalcule continuellement les positions des différents éléments et envoie des milliers de points à l’écran.

Spacewar! devient rapidement une démonstration spectaculaire des capacités graphiques et interactives du PDP-1. Le jeu contribue ainsi à faire connaître la machine et à montrer qu’un ordinateur peut également servir à l’expérimentation, à la création et au divertissement.

Pourquoi le Type 30 est important

• Affichage immédiat : il permet de visualiser directement le résultat d’un programme.
• Graphisme informatique : il facilite la création de schémas, de courbes et d’animations.
• Interaction : le Light Pen permet de sélectionner des éléments affichés à l’écran.
• Programmation graphique : les images sont construites directement par le logiciel à partir de coordonnées.
• Jeu vidéo : il sert d’écran à Spacewar!, l’un des premiers jeux vidéo de l’histoire.

Le Precision CRT Display Type 30 ne constitue pas encore un écran moderne, mais il représente une étape importante dans l’histoire des interfaces graphiques. Associé au PDP-1, il montre dès le début des années 1960 qu’un utilisateur peut observer et manipuler visuellement les résultats produits par un ordinateur.