Pourquoi les programmes vivent-ils dans la même mémoire que les données qu'ils traitent ?

Les premiers ordinateurs comme l'ENIAC n'étaient pas vraiment programmés, mais reconstruits : pour changer ce qu'il calculait, des ingénieurs déplaçaient des interrupteurs et rebranchaient des câbles à la main. Installer et déboguer un seul programme pouvait prendre trois semaines. La solution a été radicale : arrêter de traiter le programme comme du câblage, et le stocker en mémoire comme une donnée, dans la même mémoire que les nombres qu'il traite.

Cette idée s'appelle l'ordinateur à programme enregistré, et l'architecture construite autour d'elle porte le nom du mathématicien John von Neumann, qui en 1945 a diffusé un rapport la décrivant. Mais le mérite est mal réparti. Eckert et Mauchly, qui construisaient l'EDVAC, avaient pratiquement fini de concevoir une machine à programme enregistré avant même d'en discuter avec von Neumann ; un collègue de von Neumann a dit plus tard qu'il pouvait « bien être appelé la sage-femme », pas l'inventeur, de l'idée.

La première machine à vraiment exécuter un programme enregistré était petite et volontairement simple : le Manchester Baby, construit en 1948 par Frederic Williams, Tom Kilburn et Geoff Tootill. Son tout premier programme, long de seulement 17 instructions, a tourné pendant 52 minutes et effectué environ 3,5 millions d'opérations pour trouver un seul nombre, à une vitesse d'environ 1 100 instructions par seconde, prouvant que stocker un programme en mémoire fonctionnait réellement.

Stocker instructions et données ensemble avait toutefois un coût. Comme elles partagent la même mémoire et le même chemin vers le processeur, la machine ne peut pas aller chercher une instruction et une donnée au même instant. Cet embouteillage est devenu ce qu'on appelle le goulot d'étranglement de von Neumann, et il façonne encore la conception de tous les ordinateurs modernes.