Reverse engineering : à bord de Spacelab en 1980

Pourquoi un ordinateur sans microprocesseur?

Spacelab était un projet européen lancé dans les années 70. À l'époque, un microprocesseur capable de contrôler un laboratoire orbital n'existait tout simplement pas. Les Intel 4004 et 8008 des années 70 étaient des jouets fragiles. Du coup, les ingénieurs de CIMSA (qui fabriquait la Mitra pour l'armée française) ont choisi une approche parallèle : construire le processeur en assemblant des dizaines de circuits logiques simples et ultra-fiables, issus de la série 5400 (version militaire de la célèbre 7400).

C'est contre-intuitif, mais c'était plus fiable. Chaque puce faisait un truc limité, facile à tester. Si une patte cassait, tu voyais le problème tout de suite.

L'ALU : 8 puces pour faire du 32 bits

Le cœur du système, c'est le 74181 : une puce de 1970 contenant ~170 transistors, capable de faire de l'addition, soustraction, et des opérations logiques sur 4 bits. C'est minuscule (24 pattes), mais c'est ce qui équipait les PDP-11, les Alto de Xerox, même les VAX.

Pour traiter 32 bits, il fallait en chaîner 8. Et là, ça devient galère : si tu fais propager les retenues (carry) de puce en puce, c'est lent. D'où les puces 74182 : des accélérateurs de retenue qui calculent toutes les retenues en parallèle pour 16 bits d'un coup.

Mais ce n'est que le début. Autour des 8 puces 74181, il fallait :

• ▸32 multiplexeurs pour choisir laquelle de 4 valeurs d'entrée envoyer à l'ALU
• ▸24 puces de mémoire pour les registres (3 registres × 32 bits = 96 bascules)
• ▸De la logique de câblage (inverseurs, portes NAND) pour tout connecter

Pourquoi 32 bits si c'est un ordi 16 bits?

Voilà la question. La Mitra 125 MS affiche du 16 bits sur le papier, mais son ALU travaille sur 32 bits. Deux raisons probables :

1. ▸Multiplication rapide : 16 × 16 = 32 bits. Avec un ALU 16 bits, il faut faire l'opération en plusieurs étapes. Avec du 32 bits, c'est plus rapide.
2. ▸Nombres flottants : Spacelab manipulait des données de capteurs scientifiques. Les flottants 32 bits (simple précision) étaient plus simples à traiter avec un ALU 32 bits.

Le vrai coût : trois cartes électroniques

Toute cette logique ne tenait pas sur une seule carte. Il fallait trois PCB :

• ▸Carte 1 : 2 puces 74181 (bits 0-7)
• ▸Cartes 2 & 3 : 3 puces 74181 chacune (bits 8-31)

Les deux dernières cartes sont "presque" identiques, mais pas tout à fait. Ça montre qu'il y a eu du tâtonnement à la conception, ou des variantes testées pendant les missions.

Leçon pour aujourd'hui

À l'époque, tu avais zéro choix : tu construisais ton processeur avec ce que tu avais. Pas de SDK, pas de chaîne d'outils en source libre, juste de la physique et de la logique booléenne en cuivre. Et ça devait marcher en orbite, où tu ne peux pas déployer un correctif.

Aujourd'hui, on jette du silicium et du logiciel sans réfléchir. Spacelab nous rappelle que la fiabilité extrême exigeait de la simplicité extrême.