IBM 709

Du 704 au 709 : améliorer sans tout recommencer

L’IBM 709 appartient à la famille des grands ordinateurs scientifiques IBM de la série 700. Son prédécesseur, l’IBM 704, avait déjà introduit plusieurs avancées importantes, notamment le calcul matériel en virgule flottante et l’utilisation de la mémoire à tores de ferrite. Il est aussi étroitement associé au développement de FORTRAN.

IBM ne cherche donc pas à repartir de zéro. Le 709 reprend l’organisation générale du 704 et reste largement compatible avec ses programmes. Cette continuité devient importante : les utilisateurs commencent à avoir accumulé des logiciels coûteux qu’ils ne veulent pas réécrire à chaque changement de machine.

IBM propose même un mécanisme optionnel permettant d’exécuter d’anciens programmes du 704 sur le 709. Il est souvent cité comme l’un des premiers exemples commerciaux d’émulation informatique.

Le principe est déjà celui que nous connaissons aujourd’hui : faire croire à un ancien programme qu’il fonctionne toujours sur la machine pour laquelle il avait été conçu, alors que le matériel a changé.

Une machine scientifique de 36 bits

Comme le 704, l’IBM 709 travaille avec des mots de 36 bits. Un mot est ici l’unité de données que le processeur manipule naturellement. Cette architecture convient particulièrement au calcul scientifique et à la représentation des nombres en virgule flottante.

Le système peut disposer de 32 768 mots de 36 bits en mémoire à tores de ferrite. Exprimée en octets, cette capacité paraît minuscule aujourd’hui, mais cette comparaison est trompeuse : les programmes et les systèmes de l’époque sont conçus directement autour des mots de la machine et occupent beaucoup moins d’espace que les logiciels modernes.

Le 709 peut effectuer environ 42 000 additions ou soustractions par seconde et environ 5 000 multiplications entières. Ces performances sont destinées à des problèmes qui demandent de très nombreux calculs : trajectoires, aérodynamique, physique nucléaire, statistiques ou analyse de données scientifiques.

Mais augmenter la vitesse du processeur ne suffit plus. Si celui-ci doit attendre chaque lecture d’une bande magnétique, une partie de cette puissance est perdue.

Les canaux : laisser le processeur calculer

C’est ici que se trouve l’une des innovations les plus importantes du 709. IBM introduit des unités appelées Data Synchronizers, que l’on peut considérer comme les ancêtres des canaux d’entrées-sorties.

Sur une machine plus simple, le processeur doit intervenir régulièrement pour transférer des informations entre la mémoire et un périphérique. Or une bande magnétique ou un lecteur de cartes fonctionne beaucoup plus lentement que les circuits électroniques du processeur.

Avec le 709, une unité spécialisée peut prendre en charge une partie de ces échanges. Le processeur lance l’opération puis peut continuer à effectuer des calculs pendant que le transfert se poursuit.

On peut résumer le changement ainsi : au lieu de faire successivement calculer → attendre → transférer → recalculer, la machine peut davantage calculer pendant qu’un transfert est en cours.

Cette séparation entre calcul et entrées-sorties deviendra fondamentale dans les grands systèmes IBM. Elle préfigure le fonctionnement des contrôleurs et mécanismes de transfert que l’on retrouve encore dans les ordinateurs modernes.

Cartes perforées, bandes et traitement par lots

Malgré ces progrès, le programmeur n’utilise généralement pas le 709 en tapant directement des commandes devant un écran. L’usage dominant reste le traitement par lots.

Le programme et ses données sont préparés, souvent sur cartes perforées, puis confiés aux opérateurs du centre de calcul. Les informations peuvent être transférées sur bande magnétique avant d’être exécutées par le 709. Les résultats sont ensuite imprimés ou enregistrés sur une autre bande.

Cette organisation explique la présence impressionnante de lecteurs de bandes autour de la machine. Une installation IBM 709 ne se résume pas à une unité centrale : elle comprend une salle entière de mémoires, lecteurs, imprimantes, équipements de contrôle et systèmes d’alimentation.

Avec un ordinateur valant plusieurs millions de dollars, chaque minute compte. Les ingénieurs cherchent donc autant à réduire les périodes d’inactivité qu’à accélérer les opérations arithmétiques.

FORTRAN et les premiers systèmes d’exploitation

Le logiciel prend justement une importance croissante avec cette génération d’ordinateurs. Le compilateur FORTRAN, développé initialement pour le 704, est adapté au 709. Les scientifiques peuvent ainsi décrire leurs calculs avec des expressions beaucoup plus proches des mathématiques que du langage machine.

Autour du 709 apparaissent également des logiciels chargés d’organiser le travail de la machine. En 1959, le groupe d’utilisateurs IBM SHARE développe le SHARE Operating System, ou SOS. Il automatise une partie de la gestion des travaux et des entrées-sorties.

Ces systèmes sont encore très éloignés de Windows, Linux ou macOS. Leur rôle principal consiste à préparer l’exécution d’un programme, contrôler les périphériques puis enchaîner automatiquement avec le travail suivant.

Mais le principe essentiel est déjà là : certaines opérations autrefois réalisées manuellement par les opérateurs commencent à être confiées à un programme chargé de gérer l’ordinateur lui-même.

Du calcul scientifique aux programmes spatiaux

Le 709 est avant tout conçu pour les grandes applications scientifiques et techniques. On le retrouve dans des entreprises aéronautiques comme Lockheed, Douglas ou McDonnell, dans des centres militaires et dans des laboratoires chargés de calculer des trajectoires de missiles ou de traiter des données radar.

La famille 704-709 participe également aux débuts de la conquête spatiale américaine. Dans le cadre du projet Vanguard, une machine initialement installée comme IBM 704 près du site de lancement en Floride est ensuite transformée en 709. Elle intervient notamment dans le calcul de la position et de la vitesse de la fusée.

Mais l’usage du 709 ne se limite pas aux États-Unis. À la fin de 1960, un exemplaire arrive au CERN, près de Genève. Il est officiellement inauguré le 6 mars 1961 et remplace progressivement le Ferranti Mercury, devenu insuffisant face à l’augmentation des besoins.

Le passage au 709 accompagne aussi la diffusion de FORTRAN au CERN. De nouveaux programmes sont notamment développés pour analyser les mesures provenant des chambres à bulles utilisées en physique des particules.

Au MIT, le 709 devient interactif

Le 709 participe aussi, brièvement, à une évolution très différente. Au MIT, Fernando Corbató et son équipe cherchent à réduire l’attente imposée par le traitement par lots.

En novembre 1961, une version expérimentale de ce qui deviendra CTSS est démontrée sur un IBM 709 modifié. Plusieurs utilisateurs peuvent travailler depuis des terminaux, la machine passant rapidement de l’un à l’autre.

Le projet sera ensuite transféré sur un IBM 7090 puis sur des 7094 beaucoup mieux adaptés à cette utilisation. Mais cette première expérience montre quelque chose de nouveau : une machine conçue pour exécuter de grands calculs par lots peut aussi servir de base à une informatique interactive en temps partagé.

Le 709 se trouve ainsi à la rencontre de deux époques : celle du centre de calcul traditionnel et celle où plusieurs utilisateurs commencent à dialoguer directement avec un ordinateur.

Une carrière interrompue par le transistor

Le paradoxe de l’IBM 709 est qu’il devient presque obsolète au moment où il commence à être installé.

Sa logique repose encore principalement sur des tubes électroniques. Ces composants consomment beaucoup d’énergie, chauffent et occupent un espace important. Or IBM travaille déjà sur une version utilisant des transistors.

Cette nouvelle machine devient l’IBM 7090. Elle conserve une grande partie de l’architecture et des logiciels du 709, mais le remplacement des tubes permet d’augmenter fortement la vitesse tout en améliorant la fiabilité.

Les premiers 7090 sont livrés dès la fin de 1959 et le 709 est retiré du catalogue en 1960. Peu de grandes machines illustrent aussi clairement la vitesse de l’évolution technologique à la fin des années 1950.

Pourquoi l’IBM 709 est-il important ?

L’IBM 709 est parfois éclipsé par le 704, associé à la naissance de FORTRAN, et par le 7090, beaucoup plus performant. Pourtant, sa courte existence se situe à un moment particulièrement intéressant de l’histoire de l’informatique.

Il montre d’abord que la performance d’un ordinateur ne dépend plus seulement de la vitesse de son processeur. Il faut également organiser les échanges avec les périphériques, automatiser l’enchaînement des programmes et préserver les logiciels développés pour les machines précédentes.

Ses canaux d’entrées-sorties, sa compatibilité avec le 704, ses systèmes de traitement par lots et les premières expérimentations du temps partagé annoncent plusieurs évolutions qui marqueront les années 1960.

Le 709 reste pourtant une machine de la première génération, dominée par les tubes électroniques. Son successeur, le 7090, conserve une grande partie de ses idées mais les transpose dans le monde du transistor.

L’IBM 709 est donc moins une rupture qu’une machine de transition : l’un des derniers grands ordinateurs scientifiques à tubes d’IBM, mais déjà porteur de plusieurs principes qui vont structurer les mainframes modernes.

Repères chronologiques

• 2 janvier 1957 : IBM annonce le 709 Data Processing System.
• 1958 : premières installations chez les clients.
• 1959 : le SHARE Operating System est développé pour le 709.
• Fin 1959 : les premiers IBM 7090 transistorisés commencent à être livrés.
• 6 mars 1961 : inauguration de l’IBM 709 du CERN.
• Novembre 1961 : démonstration au MIT d’un prototype de CTSS sur un IBM 709 modifié.
• 1962 : CTSS poursuit son développement sur IBM 7090.