Que s’est-il passé dans le monde du Fortran depuis décembre 2023 ? Nous avons un centenaire à fêter (non, ce n’est pas le vieux barbu coincé dans la cheminée), ainsi qu’un nouveau Roi (il n’est pas libre, mais tant pis pour lui, il n’avait qu’à choisir de vivre dans une amphore). Sans oublier un artiste octogénaire (on en profite pour explorer les liens entre FORTRAN et art dans les années 60-70). Et on déconstruit enfin un mythe sur les ordinateurs des sondes Voyager.

Sommaire

• John Backus est né il y a cent ans
• Sur le front des compilateurs
  • Compilateurs opérationnels
  • En gestation
• Fortran 2028
• Communauté Fortran-lang
  • Projets Fortran-lang
    • fpm
    • stdlib
  • Quelques projets divers
• Art et Fortran
• Déconstruction
• La citation de Backus

John Backus est né il y a cent ans

John Backus (1924-2007), père du langage, est né à Philadelphie le 3 décembre 1924. Le site mathématique MacTutor propose une biographie intéressante (en anglais) du mathématicien/informaticien, avec des citations. Par exemple, à propos de ses années dans le secondaire :

I flunked out every year. I never studied. I hated studying. I was just goofing around. It had the delightful consequence that every year I went to summer school in New Hampshire where I spent the summer sailing and having a nice time.

Sur le front des compilateurs

Compilateurs opérationnels

Le Roi est mort, vive le Roi ! Le compilateur classique Intel ifort n’est plus maintenu à partir d’Intel® Fortran Compiler 2025.0, sorti le 31 octobre 2024. Sa version définitive est la 2021.13. C’est son dauphin Intel ifx, basé sur LLVM, qui prend le relais, après être sorti de sa version beta avec la 2022.0.

Mais « si je n’étais Intel ifx, je voudrais être GNU Fortran ». Au moins, l’animal est libre, dans l’immensité des savanes. Certains anciens prétendent même en avoir aperçu un assis en tailleur et jouant de la flûte. GFortran, compilateur Fortran de la GCC, en est à la version 14.2. On notera des améliorations concernant OpenMP et OpenACC. Si le compilateur accepte désormais l’option -std=f2023, ne nous réjouissons pas trop vite. Pour l’instant la nouvelle fonctionnalité gérée concerne l’augmentation de la longueur des lignes à 10 000 caractères (au lieu de 132 depuis Fortran 90) et des instructions à un million de caractères (elles peuvent être continuées sur un grand nombre de lignes). À quoi ça sert ? C’est utile pour des codes générés automatiquement.

En gestation

Il faut 22 mois de gestation pour un éléphant, mais beaucoup plus pour un nouveau compilateur Fortran ! On doit non seulement implémenter près de 700 pages de norme technique, mais aussi tout un tas de choses externes telles que MPI, OpenMP ou OpenACC pour le calcul parallèle, et gérer de nombreuses architectures matérielles. On comprend donc que les motivations sous-jacentes doivent être puissantes pour s’attaquer à un tel chantier et on comprend pourquoi la plupart des nouveaux compilateurs s’appuient sur l’infrastructure LLVM.

L’avancée du travail sur le nouveau Flang pour LLVM est décrite dans le dernier Flang Liaison Report au J3 (24/10/2024). Et d’après Phoronix, flang-new a été rebaptisé flang pour la version LLVM 20.1 du printemps prochain, ce qui est de bon augure. Flang est un projet soutenu par NVIDIA et le Département de l’Énergie américain.

AMD travaille de son côté à sa version Next-gen Fortran compiler permettant le délestage (offloading) des instructions OpenMP sur ses GPU. Bref, c’est chaud dans le monde du calcul parallèle sur processeur graphique !

Le développement du compilateur LFortran continue. Il passera en version beta quand il sera capable de compiler une sélection de dix bibliothèques Fortran matures : en décembre 2023, il en était à 4/10. Il est désormais à 7/10. Et il a été annoncé en novembre 2024 que LFortran gérait désormais toutes les fonctions intrinsèques de Fortran 2018. Le même blog présente également quelques démos en ligne du back-end WebAssembly de LFortran.

Fortran 2028

Alors que les compilateurs n’implémentent pour l’instant que certaines parties de Fortran 2023, la prochaine mouture est déjà en cours d’élaboration. Et on commence à voir l’appellation Fortran 2028 apparaître dans les documents du comité J3 à la place de 202Y. Dans la liste des caractéristiques retenues par le groupe de travail WG5 fin juin, on trouve en particulier :

• des templates pour la programmation générique ;
• la gestion des tâches asynchrones ;
• un pré-processeur Fortran ;
• la possibilité de définir les KIND utilisés par défaut dans un programme (on pourrait par exemple demander dans le code lui-même que tous les REAL soient considérés comme des REAL64, ou REAL32 ou REAL128).

La proposition d’ajouter au langage des entiers non signés a disparu (pour l’instant ?), malgré l’option expérimentale -funsigned qui sera disponible dans GFortran 15.

Communauté Fortran-lang

Projets Fortran-lang

L’organisation Fortran-lang est désormais financée par l’organisation américaine à but non lucratif NumFOCUS.

fpm

Le gestionnaire de paquets Fortran fpm est disponible en version 0.10.1 depuis mars 2024. Une liste d’environ 300 projets utilisant fpm est disponible ici.

stdlib

La bibliothèque standard stdlib est sortie en version 0.7.0 début juillet. Elle apporte entre autres choses les valeurs CODATA 2022 des constantes physiques fondamentales. Ces valeurs, utilisées par tous les physiciens, sont mises à jour par le NIST (National Institute of Standards and Technology) tous les quatre ans, au fil des progrès en métrologie.

Quelques projets divers

• Fortitude, un linter écrit en Rust, est disponible en version 0.6.2.
• Le projet fprettify, un utilitaire de formatage automatique de code Fortran, écrit en Python, a été officiellement adopté par l’organisation Fortran-lang.
• forgex, un moteur d’expressions régulières entièrement écrit en Fortran, est disponible en version 3.5.

Art et Fortran

C’est Noël, on veut ce qui n’a pas de prix, on veut du beau ! Que la technologie serve à faire du beau.

Earl Einhorn, 81 ans, crée ses images à l’aide de programmes Fortran depuis 1989, et utilise Photoshop pour finaliser les couleurs. Ses œuvres actuelles comportent souvent des visages, leur symétrie facilitant son travail depuis la perte de son œil droit. Vous pouvez voir son travail sur son site. Il y explique qu’actuellement il crée typiquement des images de 12 000 sur 15 000 pixels, ce qui lui permet de les imprimer en 300 PPP pour des tableaux d’environ un mètre de côté.

Voilà qui peut sembler original, mais dans les années 60-70 de nombreux artistes ont en fait utilisé FORTRAN ¹ pour explorer ce que l’ordinateur, machine alors révolutionnaire et rare, pouvait apporter à la musique, aux arts graphiques et à la poésie. Pourquoi FORTRAN ? C’était simplement le langage dominant et facile à apprendre à l’époque, le Python des Beatles !

En 1963, Iannis Xenakis (1922-2001) publie son livre Musiques formelles : nouveaux principes formels de composition musicale. Le chapitre IV « Musique Stochastique libre, à l’ordinateur » contient le listing du programme en FORTRAN IV utilisé pour générer sur IBM 7090 une œuvre de musique stochastique intitulée ST/10=1,080262. Il est maintenant en ligne sur GitHub. Au fait, bonne écoute !

Pierre Barbaud (1911-1990) a également utilisé FORTRAN pour composer par exemple une oeuvre de musique électronique intitulée Terra incognita ubi sunt leones (1973). Le début du code est visible ici (hum… que penser de cet appel répété à cette procédure : CALL GIRL(IDIV) ?). Bonne écoute !

Au niveau des arts graphiques, on pourrait penser que les imprimantes de l’époque étaient rudimentaires, mais ce serait oublier les traceurs (plotters), ou tables traçantes, qui permettaient de tracer des dessins techniques avec précision ². Les artistes programmeurs (ou programmeurs artistes) vont s’en emparer.

Dans les années 60, l’artiste japonais Hiroshi Kawano a travaillé sur sa série Artificial Mondrian. Le site du Zentrum für Kunst und Medien Karlsruhe présente son oeuvre KD 52, réalisée en 1969 à l’aide d’un programme en FORTRAN IV pour les formes et peinte ensuite à la gouache. On pourra lire cet article de blog : « The man-machine: Hiroshi Kawano’s algorithmic Mondrian » par Claudio Rivera.

En 1962, A. Michael Noll (Bell Labs) a commencé à utiliser un Stromberg Carlson SC-4020 microfilm plotter pour faire des dessins abstraits. Un faisceau d’électrons dessinait les formes sur un écran cathodique qui lui-même impressionnait un microfilm. Il rend compte de ses premières expérimentations dans ce mémo daté du 28 août 1962, avec bien sûr un court code FORTRAN.

On peut également citer l’Allemand Manfred Mohr, né en 1938. Voir son site et l’article de blog « Surveying Manfred Mohr’s Five-Decade Collaboration with the Computer » (2019). Citons aussi le Slovène Edward Zajec (1938 – 2018) dont on peut voir des oeuvres sur cette page. Son assistant Matjaž Hmeljak a continué sa carrière dans l’art génératif au moins jusqu’en 2020.

Les œuvres de Vera Molnár (1924-2023), pionnière de l’art génératif, ont été exposées à la biennale de Venise en 2022. Elle a écrit en 1974-1976 un programme baptisé Molnart avec son mari :

François Molnar et moi avons conçu et mis au point un programme souple qui permet une expérimentation picturale systématique. Il est écrit en Fortran pour ordinateur de grande capacité relié à un écran de visualisation et à un traceur.

Voir également :

• le site de l’artiste ;
• cette page présentant ses œuvres ;
• une interview de 2022 : « Meet Vera Molnár, the 98-Year-Old Generative Art Pioneer Who Is Still Making Visionary Work in a Paris Nursing Home ».

Dans le domaine des arts graphiques, vous trouverez plus d’œuvres numériques réalisées entre 1963 et 1980 à l’aide de FORTRAN sur le site compart.

Même les poètes ont utilisé FORTRAN. L’écrivain portugais Pedro Barbosa a ainsi publié en 1977 un livre intitulé A literatura cibernética 1. Autopoemas gerados por computador. On peut y lire des extraits de code. Et le poète brésilien Erthos Albino de Souza a utilisé FORTRAN et PL/1 pour créer des poèmes graphiques.

J. M. Coetzee, prix Nobel de littérature 2003, a commencé sa carrière comme programmeur chez IBM dans les années 60. Il a expérimenté la génération automatique de poésie : « The line generator was composed in a combination of FORTRAN-style pseudocode and assembly code », comme rapporté dans cet article :

• Roach, Rebecca. « J. M. Coetzee’s Aesthetic Automatism ». MFS Modern Fiction Studies 65, nᵒ 2 (2019): 308‑37. https://doi.org/10.1353/mfs.2019.0015.

Déconstruction

Depuis 2013 circulait l’idée que les logiciels internes des sondes spatiales Voyager 1 et Voyager 2, lancées en 1977, avaient été écrits originellement en FORTRAN. Le buzz remonte apparemment à un article intitulé « Interstellar 8-Track: How Voyager’s Vintage Tech Keeps Running » paru dans Wired. Charles A. Measday a publié sur son blog début 2024 un article approfondi intitulé « Voyager and Fortran 5 » qui déconstruit ce mythe urbain. Si une partie des logiciels au sol ont été écrits à l’époque en FORTRAN, les ordinateurs de bord des sondes étaient et sont toujours programmés en assembleur, ainsi qu’à l’aide de séquences de commandes spécifiques aux sondes.

La citation de Backus

Terminons en revenant au point de départ de la dépêche, avec une citation de Backus issue d’une de ses dernières interviews en 2006. Voici son bon conseil pour les jeunes :

Well, don’t go into software. It’s just such a complicated mess that you just frazzle your brains trying to do anything worthwhile.

N. D. M. : nlgranger nous explique dans le journal qui est repris pour cette dépêche comment virtualiser un système pré-installé. Son expérience personnelle est relatée ici à la première personne (je). Rappelons aussi à tout hasard que si la licence de ce système d’exploitation propriétaire permet apparemment une utilisation dans le cadre d’une telle virtualisation, celle-ci doit être faite sur une seule instance et sans utilisation comme serveur (ce que rappelle aussi le tutoriel mentionné plus loin, mais sur une version précédente du système). Et qu’il n’est possible de faire qu’une « seule copie du logiciel à des fins de sauvegarde ».

Je viens d’acheter un PC et bien que j’aie fouillé et patienté longtemps, aucune offre sans OS n’arrivait ou ne convenait donc j’ai cédé à la vente forcée d’un PC avec Windows.
Dans ce petit tutoriel, je vous explique comment déplacer cette licence Windows OEM vers une machine virtuelle (VM) sur le même PC. Si vous avez déjà une licence achetée à part, il vous suffit de la spécifier à l’installation, on s’intéresse ici au cas des licences OEM préinstallées sur la carte mère.
L’intérêt de déplacer Windows dans une VM, c’est de ne pas bloquer une partie de l’espace disque avec une partition qui ne servira quasiment jamais. Là on peut déplacer l’image disque vers un stockage externe (disque ou clé USB) ou recréer la VM au besoin.
Dans ce tutoriel j’utilise libvirt via le GUI virt-manager, mais je me suis largement appuyé sur cet excellent tutoriel pour Proxmox d’Oliver Poncet que je vous invite à consulter.
Je précise immédiatement qu’il n’est pas nécessaire d’avoir gardé le Windows préinstallé sur la machine, ni même de l’avoir démarré une seule fois.

Dépendances

Pour parvenir à vos fins, il vous faudra les dépendances suivantes (en espérant ne rien oublier) :

• dmidecode pour lire les infos de la carte mère
• libvirt
• qemu/KVM
• swtpm pour émuler un TPM
• edk2-ovmf pour émuler un UEFI avec Secure Boot
• Le fichier.iso de Windows 11 disponible sur le site de microsoft.

Sous ArchLinux : pacman – S dmidecode libvirt dnsmasq qemu-desktop swtmp

J’ai utilisé virt-manager pour me faciliter la vie, j’imagine qu’on peut s’en sortir en ligne de commande directement avec qemu.

Installation

Récupérer les informations utiles

Pour valider automatiquement votre licence, Windows utilise des informations disponibles depuis la carte mère.

D’abord, le numéro de série, modèle, etc. :

$ sudo dmidecode
…
BIOS Information
    Vendor : LENOVO
    Version : NCCN16WW
    Release Date : 02/02/2024
…
    BIOS Revision : 1.16
    Firmware Revision : 1.16
…
System Information
    Manufacturer : LENOVO
    Product Name : 83E3
    Version : Yoga Pro 7 14AHP9
    Serial Number : 9F5OEMTZ
    UUID : a0a73af8-a886-4fbf-8f0d-5fd32c264a16
    SKU Number : LENOVO_MT_83E3_BU_idea_FM_Yoga Pro 7 14AHP9
    Family : Yoga Pro 7 14AHP9

(j’ai édité le serial et l’uuid)

Ensuite des informations enregistrées dans des tables ACPI :

sudo cat /sys/firmware/acpi/tables/MSDM > ~/VMs/MSDM.bin
sudo cat /sys/firmware/acpi/tables/SLIC > ~/VMs/SLIC.bin

Créer la VM

La procédure démarre comme d’habitude, on suit l’assistant de virt-manager jusqu’au moment où il faut bien demander à modifier la configuration avant de démarrer.

Dans les options du BIOS, choisissez la config avec Secure Boot activé, chez moi le fichier se nomme OVMF_CODE.secboot.4 m.fd.

Ensuite il faut éditer directement le code XML qui décrit la configuration de la machine. Si c’est la première fois dans virt-manager, il faut cocher une case dans les paramètres de l’appli pour le rendre éditable.

Pour commencer, modifiez le nœud racine XML pour spécifier le schéma, sinon certaines options seront rejetées :

<domain type=“kvm” xmlns: qemu='http://libvirt.org/schemas/domain/qemu/1.0'>

Mettez aussi à jour l’uuid pour qu’il corresponde à celui indiqué par dmidecode:

<uuid>a0a73af8-a886-4fbf-8f0d-5fd32c264a16</uuid>

Ensuite, il faut indiquer à qemu d’intégrer les tables ACPI :

<qemu: commandline>
<qemu: arg value='-acpitable'/>
<qemu: arg value='file=/home/ngranger/VMs/MSDM.bin'/>
<qemu: arg value='-acpitable'/>
<qemu: arg value='file=/home/ngranger/VMs/SLIC.bin'/>
</qemu: commandline>

Puis il faut ajouter les informations de la carte mère :

<sysinfo type=“smbios”>
<bios>
<entry name=“vendor”>LENOVO</entry>
<entry name=“version”>NCCN16WW</entry>
<entry name=“date”>02/02/2024</entry>
<entry name=“release”>1.16</entry>
</bios>
<system>
<entry name=“manufacturer”>LENOVO</entry>
<entry name=“product”>83E3</entry>
<entry name=“version”>Yoga Pro 7 14AHP9</entry>
<entry name=“uuid”>a0a73af8-a886-4fbf-8f0d-5fd32c264a16</entry>
<entry name=“serial”>9F5OEMTZ</entry>
<entry name=“family”>Yoga Pro 7 14AHP9</entry>
<entry name=“sku”>LENOVO_MT_83E3_BU_idea_FM_Yoga Pro 7 14AHP9</entry>
</system>
</sysinfo>

Installation de Windows

La procédure est désormais habituelle.

Pour éviter d’avoir à utiliser un compte Microsoft, vous pouvez couper Internet au moment où Windows redémarre pour la configuration du système. Lorsque l’assistant en arrive à la connexion au réseau, tapez Maj-F10 pour ouvrir le terminal et exécutez la commande oobe\BypassNRO. Le PC redémarrera sur un assistant qui rend la connexion facultative.

Au démarrage, vous pourrez remettre Internet et vérifier que la licence est bien activée.

Cloonix est un outil d’aide à la construction de réseau virtuel. Il est basé sur Open vSwitch pour l’émulation du réseau constitué de switchs et LANs virtuels, sur crun et les namespaces pour la gestion de conteneurs et sur KVM pour ce qui concerne l’émulation des machines complètes.
Cloonix peut être considéré comme un hyperviseur qui permet de lancer des scénarios de démonstration impliquant des réseaux connectant de nombreuses machines virtuelles ou conteneurs. Ce logiciel open source permet d’automatiser et de rejouer des scénarios complets.

FRR est le logiciel open source qui permet de transformer une machine Linux en l’équivalent d’un routeur professionnel, ce logiciel implémente tous les protocoles de routage classique.

Podman est exactement comme Docker, un gestionnaire de conteneur.

Le but de cette dépêche est de présenter une démonstration qui tourne dans un podman et qui met en œuvre un réseau d’une soixantaine de conteneurs et qui peut être lancé en tant qu’utilisateur simple sans les droits root.

Il y a le lien « demo » qui montre une vidéo un peu accélérée de cette démonstration qui démarre les machines, les configure et les met en réseau. On peut ensuite y voir la convergence du protocole OSPF.