编译工具链和cpu的关系

A. CPU指令集和CPU架构之间的关系是什么

这是我自己早期在贴吧的回复

解释一下几个名词：
指令集架构，即ISA：CPU物理硬件和上层软件之间的一个接口。设计一个cpu，他能执行的所有指令集合就称为指令集。ISA方便了编译器开发者，开发者不需要知道cpu的硬件设计（指令在cpu中怎么变成电流，时钟信号如何控制时序，指令如何被执行等等），只要知道这个cpu兼容的指令集就可以制作编译器了。
[好好理解“接口”的意思，学计算机的都一定要弄清楚接口，无论是学软件还是硬件]微架构，学术界里称为微结构，其实是一个东西。描述cpu核心的一切逻辑设计。可以说是CPU所有逻辑的草图，不过现在的CPU都是用HDL写的了verilog之类吧

我自作主张地把他分为两个层面吧，我从网络图片里搜了张图作解释。
硬件抽象层（HAL）

一个简单的一位带进位加法器

PLL层面是用一切逻辑部件去描述HAL层面上的东西，所以这层面上的当然要比HAL要复杂得多啦。

即使兼容一个指令集，CPU也可以有多种不同的设计。加速加法器，部件重用等等。


例如：用某些简单的控制部件去控制一个部件的寄存器写入源，这样就可以少一个寄存器的硬件开销了。

我再举一个通俗点的例子：
就像你买来一个灯泡你并不需要知道灯泡里面的电路时如何布局的，只是简单的看看说明书，怎样装上，怎样通电就能实现发光的供能了。灯泡好比CPU，里面的所有设计就是微架构，ISA就是说明书，人就（编译器）的角色。

B. 硬件与内核的关系，或者说 硬件与编译器的关系

INT的数据存放与别的类型数据存放没有不同（数据长短会区别）
真正的不同是在调用该段数据时所进行的处理（编译时就已经决定了）
也许可以尝试下一个数据和指向它的指针用不同数据类型调用会有何不同
（由于本人长期使用的是汇编，上面只是猜想而已）

C. 关于linux上的arm-linux交叉编译工具链的问题：但是arm也有很多种啊！ 这个工具是对所有的ARM都支持吗

由于交叉编译器中每个组件都有各自的版本，所以可以使用不同版本的组件来制作交叉编译器。但是，组件之间会因版本不匹配的问题而产生错误。为了避免这种麻烦，建议直接使用制作好的arm-linux交叉编译器。你优化arm9，应该是想升级内核吧，升级内核有相应的命令的。

D. Linux嵌入式交叉编译工具链问题 浅谈

简介

交叉编译工具链是一个由编译器、连接器和解释器组成的综合开发环境，交叉编译工具链主要由binutils、gcc和glibc 3个部分组成。有时出于减小libc库大小的考虑，也可以用别的c库来代替glibc，例如uClibc、dietlibc和newlib。交叉编译工具链主要包括针对目标系统的编译器gcc、目标系统的二进制工具binutils、目标系统的标准c库glibc和目标系统的Linux内核头文件。第一个步骤就是确定目标平台。每个目标平台都有一个明确的格式，这些信息用于在构建过程中识别要使用的不同工具的正确版本。因此，当在一个特定目标机下运行GCC时，GCC便在目录路径中查找包含该目标规范的应用程序路径。GNU的目标规范格式为CPU-PLATFORM-OS。例如，建立基于ARM平台的交叉工具链，目标平台名为arm-linux-gnu。

交叉编译工具链的制作方法

1. 分步编译和安装交叉编译工具链所需要的库和源代码，最终生成交叉编译工具链。

2. 通过Crosstool脚本工具来实现一次编译生成交叉编译工具链。

3. 直接通过网上（ftp.arm.kernel.org.uk）下载已经制作好的交叉编译工具链。

方法1相对比较困难，适合想深入学习构建交叉工具链的读者。如果只是想使用交叉工具链，建议使用方法2或方法3构建交叉工具链。方法3的优点不用多说，当然是简单省事，但与此同时该方法有一定的弊端就是局限性太大，因为毕竟是别人构建好的，也就是固定的没有灵活性，所以构建所用的库以及编译器的版本也许并不适合你要编译的程序，同时也许会在使用时出现许多莫名的错误，建议你慎用此方法。

方法1：分步构建交叉编译工具链

1. 下载所需的源代码包

2. 建立工作目录

3. 建立环境变量

4. 编译、安装Binutils

5. 获取内核头文件

6. 编译gcc的辅助编译器

7. 编译生成glibc库

8. 编译生成完整的gcc

由于在问答中的篇幅，我不能细述具体的步骤，兴趣的同学请自行阅读开源共创协议的《Linux from scratch》，网址是：linuxfromscratch dot org

。

方法2:用Crosstool工具构建交叉工具链（推荐）

Crosstool是一组脚本工具集，可构建和测试不同版本的gcc和glibc，用于那些支持glibc的体系结构。它也是一个开源项目，下载地址是kegel dot com/crosstool。用Crosstool构建交叉工具链要比上述的分步编译容易得多，并且也方便许多，对于仅仅为了工作需要构建交叉编译工具链的你，建议使用此方法。

运行which makeinfo，如果不能找见该命令，在解压texinfo-4.11.tar.bz2，进入texinfo-4.11目录，执行./configure&&make&&make install完成makeinfo工具的安装

• 准备文件：

下载所需资源文件linux-2.4.20.tar.gz、binutils-2.19.tar.bz2、gcc-3.3.6.tar.gz、glibc- 2.3.2.tar.gz、glibc-linuxthreads-2.3.2.tar.gz和gdb-6.5.tar.bz2。然后将这些工具包文件放在新建的$HOME/downloads目录下，最后在$HOME/目录下解压crosstool-0.43.tar.gz，命

令如下：
#cd$HOME/
#tar–xvzfcrosstool-0.43.tar.gz

• 建立脚本文件

接着需要建立自己的编译脚本，起名为arm.sh，为了简化编写arm.sh，寻找一个最接近的脚本文件demo-arm.sh作为模板，然后将该脚本的内容复制到arm.sh，修改arm.sh脚本，具体操作如下：

# cd crosstool-0.43

# cp demo-arm.sh arm.sh

# vi arm.sh

修改后的arm.sh脚本内容如下：

#!/bin/sh
set-ex
TARBALLS_DIR=$HOME/downloads#定义工具链源码所存放位置。
RESULT_TOP=$HOME/arm-bin#定义工具链的安装目录
exportTARBALLS_DIRRESULT_TOP
GCC_LANGUAGES="c,c++"#定义支持C,C++语言
exportGCC_LANGUAGES
#创建/opt/crosstool目录
mkdir-p$RESULT_TOP
#编译工具链，该过程需要数小时完成。
eval'catarm.datgcc-3.3.6-glibc-2.3.2.dat'shall.sh--notest
echoDone.

• 建立配置文件

在arm.sh脚本文件中需要注意arm-xscale.dat和gcc-3.3.6-glibc-2.3.2.dat两个文件，这两个文件是作为Crosstool的编译的配置文件。其中arm.dat文件内容如下，主要用于定义配置文件、定义生成编译工具链的名称以及定义编译选项等。

KERNELCONFIG='pwd'/arm.config#内核的配置
TARGET=arm-linux#编译生成的工具链名称
TARGET_CFLAGS="-O"#编译选项

gcc-3.3.6-glibc-2.3.2.dat文件内容如下，该文件主要定义编译过程中所需要的库以及它定义的版本，如果在编译过程中发现有些库不存在时，Crosstool会自动在相关网站上下载，该工具在这点上相对比较智能，也非常有用。

BINUTILS_DIR=binutils-2.19
GCC_DIR=gcc-3.3.6
GLIBC_DIR=glibc-2.3.2
LINUX_DIR=linux-2.6.10-8(根据实际情况填写)
GDB_DIR=gdb-6.5

• 执行脚本

将Crosstool的脚本文件和配置文件准备好之后，开始执行arm.sh脚本来编译交叉编译工具。具体执行命令如下：

#cdcrosstool-0.43
#./arm.sh

经过数小时的漫长编译之后，会在/opt/crosstool目录下生成新的交叉编译工具，其中包括以下内容：

arm-linux-addr2linearm-linux-g++arm-linux-ldarm-linux-size
arm-linux-ararm-linux-gccarm-linux-nmarm-linux-strings
arm-linux-asarm-linux-gcc-3.3.6arm-linux-objarm-linux-strip
arm-linux-c++arm-linux-gccbugarm-linux-objmpfix-embedded-paths
arm-linux-c++filtarm-linux-gcovarm-linux-ranlib
arm-linux-cpparm-linux-gprofarm-linux-readelf

• 添加环境变量

然后将生成的编译工具链路径添加到环境变量PATH上去，添加的方法是在系统/etc/ bashrc文件的最后添加下面一行，在bashrc文件中添加环境变量

export PATH=/home/jiabing/gcc-3.3.6-glibc-2.3.2/arm-linux-bin/bin:$PATH

至此，arm-linux下的交叉编译工具链已经完成，现在就可以使用arm-linux-gcc来生成试验箱上的程序了！

E. 脚本编译速度和CPU有关吗

有关的。CPU越强大，编译越快咯，软件的编译也是这样，做大工程的点完编译就可以泡杯咖啡慢慢喝了

F. 关于操作系统与cpu之间的关系

这么晚竟然还在考虑技术问题，以后有前途啊...

回头你可以看下OSI 7层模型的网络，肯定能解答你的困惑。

无论程序或者操作系统都是一层一层封装而成的，即使是DRIVER也并非是直接和硬件打交道的语言。

拿WINDOWS来说，在他的最底层他已经封装了intel，或者AMD cpu的machine code，但也并非WINDOWS可以安装到任何CPU，比如有些用A系列CPU的apple电脑是不可以装WINDOWS，因为APPLE为了某些安全和专利因素并没有发布他的A系列CPU的machine code。

不知道这样说你能明白么。

G. 编译一段代码的速度和CPU的线程核心和代码的速度有关吗如果编译一个QQ大小的代码需要多长时间啊

1cpu的速度跟核心数量有关吗?是否数量越多就越快呢？只有在同一家族的CPU中进行比较，核心数量、主频与CPU的运行速度才有正比关系，还有影响的因素是2、3级缓存的大小。核心版本和工艺的升级也有影响。一般在同一家族的CPU中，核心越多、主频越高、缓存越多、版本越新的CPU越快。比如AMDAthlonIIX2250肯定要比AMDAthlonIIX2240要快，但是不是也一定强于主频、缓存、核心数都与X2240差不多的IntelPentiumE6300呢？那就不能武断的说了。需要用各种测试软件去验证。2同核心数目，同主频，同二级缓存哪个快？主板配cpu是看针脚和前端总线,和cpu的二级缓存无关,865的主板如果是478接口的,那就支持P42.8E和P43.2C,何况主板和cpu前端总线都是800mhz,完美支持两个比当然是P43.2C好了,虽然P42.8e是1024的二级缓存,但核心是Prescott内核,和A的核心一样,发热量大,功耗高,而C的核心是NORTHWOOD核心,比Prescott好

H. cpu架构 系统 和可执行程序之间的关系

这个话题其实挺大的，也挺小的。
cpu架构，
目前通用的桌面平台就是x86架构，也就是通用的复杂指令集，而power、arm是简单指令集。
相比较而言，复杂指令集提供的平台更小，毕竟规定更多。而简单指令集，提供的平台很宽广。
但，cpu的架构不能说好与坏，只是应用环境不同。
操作系统，
与cpu架构差不多，最早的unix一直应用在高端领域，关键就是稳定，但价格昂贵，维护费用高。
linux就是为了降低维护费用，并提供一个相对稳定的平台，而出现的衍生品。
windows平台，好处就是图形化，操作简单，应用多，而且广。
如果像unix或linux那种，编辑个文档，都需要开发个软件，对于绝大部分人来说，太复杂了。

I. LINUX交叉编译工具链和GCC是什么关系啊

编译工具链一般最简化的为
binutils
+
gcc
+
glibc
+
kernel-header
组合的环境。
GCC
就是编译器，他的输出每次安装只能有针对一个架构的指令输出。如果要多个架构输出，那就要装多个
GCC
，所以编译工具链里面会有一个
GCC
。
交叉编译就是跨架构编译，编译出来的程序不能在本机执行(当然有例外情况)。所以这个时候就需要交叉编译工具链。
工具链光有
GCC
是不行的，还需要一个
binutils
的二进制连接器，以及一个最基本的目标架构的
C
库，C
库还需要一个目标架构的内核源代码才能完全工作(当然不是必须的，但编译有的时候需要)
又因为
GCC
、binutils
不能实现单软件同时多架构输出，所以需要单独另装，又加上
C
库和内核头文件需要目标架构的东西而不能用本机本地架构的数据。
所以一个交叉编译工具链就是针对目标架构准备的单独安装单独使用的
binutils
+
gcc
+
glibc
+
kernel-header
的集合了。
PS:这个
kernel-header
并不一定就是
Linux
，他还可以是别的系统核心开发库，比如
FreeBSD
。

J. c语言的编译与处理器的指令集有关吗一定要CISC吗RISC可不可以

C语言只是用于描述问题和算法的一种语言，而在实际机器上真实运行的却是各处理器自己的机器指令。编译器的工作就是将C语言翻译为机器指令。对你的问题答复如下：1. C语言与指令系统没有关系，但是编译器翻译的指令与指令系统有关系；2.无论CISC还是RISC，编译器都可以将C语言翻译为对应的机器指令。