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[platform/upstream/binutils.git] / cfg-paper.texi
1 \input texinfo    @c -*-para-*-
2 @c %**start of header
3 @setfilename cfg-paper.info
4 @settitle On Configuring Development Tools
5 @c %**end of header
6 @setchapternewpage off
7
8 @titlepage
9 @sp 10
10 @title{On Configuring Development Tools}
11 @author{K. Richard Pixley}
12 @author{Cygnus Support}
13 @vskip 0pt plus 1filll
14 Copyright @copyright{} 1991 Cygnus Support
15 @end titlepage
16
17 @ifinfo
18 This document attempts to describe the general concepts behind
19 configuration of the Cygnus Support release of the @sc{gnu} Development
20 Tools.  It also discusses common usage..
21
22 Copyright @copyright{} 1991 Cygnus Support
23 @end ifinfo
24
25 @node top, Some Basic Terms, (dir), (dir)
26
27 @ifinfo
28 This document attempts to describe the general concepts behind
29 configuration of the Cygnus Support release of the @sc{gnu} Development
30 Tools.  It also discusses common usage.
31 @end ifinfo
32
33 @menu
34 * Some Basic Terms::            Some Basic Terms
35 * Specifics.::                  Specifics
36 * Building Development Environments::  Building Development Environments
37 * A Walk Through::              A Walk Through
38 * Final Notes::                 Final Notes
39 * Index::                       Index
40 @end menu
41
42 @node Some Basic Terms, Specifics., top, top
43 @chapter Some Basic Terms
44
45 There are a lot of terms that are frequently used when discussing
46 development tools.  Most of the common terms have been used for many
47 different concepts such that their meanings have become ambiguous to the
48 point of being confusing.  Typically, we only guess at their meanings
49 from context and we frequently guess wrong.
50
51 This document uses very few terms by comparison.  The intent is to make
52 the concepts as clear as possible in order to convey the usage and
53 intent of these tools.
54
55 @emph{Programs} run on @emph{machines}.  Programs are very nearly always
56 written in @emph{source}.  Programs are @emph{built} from source.
57 @emph{Compilation} is a process that is frequently, but not always, used
58 when building programs.
59 @cindex Programs
60 @cindex Machines
61 @cindex Source
62 @cindex Building
63 @cindex Compilation
64
65 @menu
66 * Host Environments::           Host Environments
67 * Configuration Time Options::  Configuration Time Options
68 @end menu
69
70 @node Host Environments, Configuration Time Options, Some Basic Terms, Some Basic Terms
71 @section Host Environments
72
73 @cindex host
74 In this document, the word @emph{host} refers to the environment in
75 which the source in question will be compiled.  @emph{host} and
76 @emph{host name} have nothing to do with the proper name of your host,
77 like @emph{ucbvax}, @emph{prep.ai.mit.edu} or @emph{att.com}.  Instead
78 they refer to things like @emph{sun4} and @emph{dec3100}.
79
80 Forget for a moment that this particular directory of source is the
81 source for a development environment.  Instead, pretend that it is the
82 source for a simpler, more mundane, application, say, a desk calculator.
83
84 Source that can be compiled in more than one environment, generally
85 needs to be set up for each environment explicitly.  Here we refer to
86 that process as configuration.  That is, we configure the source for a
87 host.
88
89 For example, if we wanted to configure our mythical desk calculator to
90 compile on a SparcStation, we might configure for host sun4.  With our
91 configuration system:
92
93 @example
94 cd desk-calculator ; ./configure sun4
95 @end example
96
97 @noindent
98 does the trick.  @code{configure} is a shell script that sets up Makefiles,
99 subdirectories, and symbolic links appropriate for compiling the source
100 on a sun4.
101
102 The @emph{host} environment does not necessarily refer to the machine on
103 which the tools are built.  It is possible to provide a sun3 development
104 environment on a sun4.  If we wanted to use a cross compiler on the sun4
105 to build a program intended to be run on a sun3, we would configure the
106 source for sun3.
107
108 @example
109 cd desk-calculator ; ./configure sun3
110 @end example
111
112 @noindent
113 The fact that we are actually building the program on a sun4 makes no
114 difference if the sun3 cross compiler presents an environment that looks
115 like a sun3 from the point of view of the desk calculator source code.
116 Specifically, the environment is a sun3 environment if the header files,
117 predefined symbols, and libraries appear as they do on a sun3.
118
119 Nor does the host environment refer to the the machine on which the
120 program to be built will run.  It is possible to provide a sun3
121 emulation environment on a sun4 such that programs built in a sun3
122 development environment actually run on the sun4.  This technique is
123 often used within individual programs to remedy deficiencies in the host
124 operating system.  For example, some operating systems do not provide
125 the @code{bcopy()} function and so it is emulated using the
126 @code{memset()} funtion.
127
128 Host environment simply refers to the environment in which the program
129 will be built from the source.
130
131
132 @node  Configuration Time Options,  , Host Environments, Some Basic Terms
133 @section Configuration Time Options
134
135 Many programs have compile time options.  That is, features of the
136 program that are either compiled into the program or not based on a
137 choice made by the person who builds the program.  We refer to these as
138 @emph{configuration options}.  For example, our desk calculator might be
139 capable of being compiled into a program that either uses infix notation
140 or postfix as a configuration option.  For a sun3, to choose infix you
141 might use:
142
143 @example
144 ./configure sun3 -notation=infix
145 @end example
146
147 @noindent
148 while for a sun4 with postfix you might use:
149
150 @example
151 ./configure sun4 -notation=postfix
152 @end example
153
154 If we wanted to build both at the same time, in the same directory
155 structure, the intermediate pieces used in the build process must be
156 kept separate.
157
158 @example
159 ./configure sun4 -subdirs -notation=postfix
160 ./configure sun3 -subdirs -notation=infix
161 @end example
162
163 @noindent
164 will create subdirectories for the intermediate pieces of the sun4 and
165 sun3 configurations.  This is necessary as previous systems were only
166 capable of one configuration at a time.  Otherwise, a second
167 configuration would write over the first.  We've chosen to retain this
168 behaviour so the @code{-subdirs} configuration option is necessary to
169 get the new behaviour.  The order of the arguments doesn't matter.
170 There should be exactly one argument without a leading '@minus{}' sign
171 and that argument will be assumed to be the host name.
172
173 From here on the examples will assume that you want to build the tools
174 @emph{in place} and won't show the @code{-subdirs} option, but remember
175 that it is available.
176
177 In order to actually install the program, the configuration system needs
178 to know where you would like the program installed.  The default
179 location is @file{/usr/local}.  We refer to this location as
180 @code{$(prefix)}.  All user visible programs will be installed in
181 @file{@code{$(prefix)}/bin}.  All other programs and files will be
182 installed in a subdirectory of @file{@code{$(prefix)}/lib}.
183
184 NOTE: @code{$(prefix)} was previously known as @code{$(destdir)}.
185
186 You can elect to change @code{$(prefix)} only as a configuration time
187 option.
188
189 @example
190 ./configure sun4 -notation=postfix -prefix=/local
191 @end example
192
193 @noindent
194 Will configure the source such that:
195
196 @example
197 make install
198 @end example
199
200 @noindent
201 will put it's programs in @file{/local/bin} and @file{/local/lib/gcc}.
202 If you change @code{$(prefix)} after building the source, you will need
203 to:
204
205 @example
206 make clean
207 @end example
208
209 @noindent
210 before the change will be propogated properly.  This is because some
211 tools need to know the locations of other tools.
212
213 With these concepts in mind, we can drop the desk calculator example and
214 move on to the application that resides in these directories, namely,
215 the source to a development environment.
216
217 @node Specifics., Building Development Environments, Some Basic Terms, top
218 @chapter Specifics
219
220 The @sc{gnu} Development Tools can be built on a wide variety of hosts.  So,
221 of course, they must be configured.  Like the last example,
222
223 @example
224 ./configure sun4 -prefix=/local
225 ./configure sun3 -prefix=/local
226 @end example
227
228 @noindent
229 will configure the source to be built in subdirectories, in order to
230 keep the intermediate pieces separate, and to be installed in
231 @file{/local}.
232
233 When built with suitable development environments, these will be native
234 tools.  We'll explain the term @emph{native} later.
235
236 @node Building Development Environments, A Walk Through, Specifics., top
237 @chapter Building Development Environments
238
239 @cindex Target
240
241 The Cygnus Support @sc{gnu} development tools can not only be built in a
242 number of host development environments, they can also be configured to
243 create a number of different development environments on each of those
244 hosts.  We refer to a specific development environment created as a
245 @emph{target}.  That is, the word @emph{target} refers to the development
246 environment produced by compiling this source and installing the
247 resulting programs.
248
249 For the Cygnus Support @sc{gnu} development tools, the default target is the
250 same as the host.  That is, the development environment produced is
251 intended to be compatible with the environment used to build the tools.
252
253 In the example above, we created two configurations, one for sun4 and
254 one for sun3.  The first configuration is expecting to be built in a
255 sun4 development environment, to create a sun4 development environment.
256 It doesn't necessarily need to be built on a sun4 if a sun4 development
257 environment is available elsewhere.  Likewise, if the available sun4
258 development environment produces executables intended for something
259 other than sun4, then the development environment built from this sun4
260 configuration will run on something other than a sun4.  From the point
261 of view of the configuration system and the @sc{gnu} development tools
262 source, this doesn't matter.  What matters is that they will be built in
263 a sun4 environment.
264
265 Similarly, the second configuration given above is expecting to be built
266 in a sun3 development environment, to create a sun3 development
267 environment.
268
269 The development environment produced, is a configuration time option,
270 just like @code{$(prefix)}.
271
272 @example
273 ./configure sun4 -prefix=/local -target=sun3
274 ./configure sun3 -prefix=/local -target=sun4
275 @end example
276
277 In this example, like before, we create two configurations.  The first
278 is intended to be built in a sun4 environment, in subdirectories, to be
279 installed in @file{/local}.  The second is intended to be built in a
280 sun3 environment, in subdirectories, to be installed in @file{/local}.
281
282 Unlike the previous example, the first configuration will produce a sun3
283 development environment, perhaps even suitable for building the second
284 configuration.  Likewise, the second configuration will produce a sun4
285 development environment, perhaps even suitable for building the first
286 configuration.
287
288 The development environment used to build these configurations will
289 determine the machines on which the resulting development environments
290 can be used.
291
292
293 @node A Walk Through, Final Notes, Building Development Environments, top
294 @chapter A Walk Through
295
296
297 @menu
298 * Native Development Environments::  Native Development Environments
299 * Emulation Environments::      Emulation Environments
300 * Simple Cross Environments::   Simple Cross Environments
301 * Crossing Into Targets::       Crossing Into Targets
302 * The Three Party Cross::       The Three Party Cross
303 @end menu
304
305 @node Native Development Environments, Emulation Environments, A Walk Through, A Walk Through
306 @section Native Development Environments
307
308 Let us assume for a moment that you have a sun4 and that with your sun4
309 you received a development environment.  This development environment is
310 intended to be run on your sun4 to build programs that can be run on
311 your sun4.  You could, for instance, run this development environment on
312 your sun4 to build our example desk calculator program.  You could then
313 run the desk calculator program on your sun4.
314
315 @cindex Native
316 @cindex Foreign
317 The resulting desk calculator program is referred to as a @emph{native}
318 program.  The development environment itself is composed of native
319 programs that, when run, build other native programs.  Any other program
320 is referred to as @emph{foreign}.  Programs intended for other machines are
321 foreign programs.
322
323 This type of development environment, which is by far the most common,
324 is refered to as @emph{native}.  That is, a native development environment
325 runs on some machine to build programs for that same machine.  The
326 process of using a native development environment to build native
327 programs is called a @emph{native} build.
328
329 @example
330 ./configure sun4
331 @end example
332
333 @noindent
334 will configure this source such that when built in a sun4 development
335 environment, with a development environment that builds programs
336 intended to be run on sun4 machines, the programs built will be native
337 programs and the resulting development environment will be a native
338 development environment.
339
340 The development system that came with your sun4 is one such environment.
341 Using it to build the @sc{gnu} Development Tools is a very common activity
342 and the resulting development environment is quite popular.
343
344 @example
345 make all
346 @end example
347
348 @noindent
349 will build the tools as configured and will assume that you want to use
350 the native development environment that came with your machine.
351
352 @cindex Bootstrapping
353 @cindex Stage1
354 Using a development environment to build a development environment is
355 called @emph{bootstrapping}.  The Cygnus Support release of the @sc{gnu}
356 Development Tools is capable of bootstrapping itself.  This is a very
357 powerful feature that we'll return to later.  For now, let's pretend
358 that you used the native development environment that came with your
359 sun4 to bootstrap the Cygnus Support release and let's call the new
360 development environment @emph{stage1}.
361
362 Why bother?  Well, most people find that the Cygnus Support release
363 builds programs that run faster and take up less space than the native
364 development environments that came with their machines.  Some people
365 didn't get development environments with their machines and some people
366 just like using the @sc{gnu} tools better than using other tools.
367
368 @cindex Stage2
369 While you're at it, if the @sc{gnu} tools produce better programs, maybe you
370 should use them to build the @sc{gnu} tools.  It's a good idea, so let's
371 pretend that you do.  Let's call the new development environment
372 @emph{stage2}.
373
374 @cindex Stage3
375 So far you've built a development environment, stage1, and you've used
376 stage1 to build a new, faster and smaller development environment,
377 stage2, but you haven't run any of the programs that the @sc{gnu} tools have
378 built.  You really don't yet know if these tools work.  Do you have any
379 programs built with the @sc{gnu} tools?  Yes, you do.  stage2.  What does
380 that program do?  It builds programs.  Ok, do you have any source handy
381 to build into a program?  Yes, you do.  The @sc{gnu} tools themselves.  In
382 fact, if you use stage2 to build the @sc{gnu} tools again the resulting
383 programs should be identical to stage2.  Let's pretend that you do and
384 call the new development environment @emph{stage3}.
385
386 @cindex Three stage boot
387 You've just completed what's called a @emph{three stage boot}.  You now have
388 a small, fast, somewhat tested, development environment.
389
390 @example
391 make bootstrap
392 @end example
393
394 @noindent
395 will do a three stage boot across all tools and will compare stage2 to
396 stage3 and complain if they are not identical.
397
398 Once built,
399
400 @example
401 make install
402 @end example
403
404 @noindent
405 will install the development environment in the default location or in
406 @code{$(prefix)} if you specified an alternate when you configured.
407
408 @cindex Cross
409 Any development environment that is not a native development environment
410 is refered to as a @emph{cross} development environment.  There are many
411 different types of cross development environments but most fall into one
412 of three basic categories.
413
414
415 @node Emulation Environments, Simple Cross Environments, Native Development Environments, A Walk Through
416 @section Emulation Environments
417
418 @cindex Emulation
419 The first category of cross development environment is called
420 @emph{emulation}.  There are two primary types of emulation, but both
421 types result in programs that run on the native host.
422
423 @cindex Software emulation
424 @cindex Software emulator
425 The first type is @emph{software emulation}.  This form of cross
426 development environment involves a native program that when run on the
427 native host, is capable of interpreting, and in most aspects running, a
428 program intended for some other machine.  This technique is typically
429 used when the other machine is either too expensive, too slow, too fast,
430 or not available, perhaps because it hasn't yet been built.  The native,
431 interpreting program is called a @emph{software emulator}.
432
433 The @sc{gnu} Development Tools do not currently include any software
434 emulators.  Some do exist and the @sc{gnu} Development Tools can be
435 configured to create simple cross development environments for with
436 these emulators.  More on this later.
437
438 The second type of emulation is when source intended for some other
439 development environment is built into a program intended for the native
440 host.  The concepts of operating system universes and hosted operating
441 systems are two such development environments.
442
443 The Cygnus Support Release of the @sc{gnu} Development Tools can be
444 configured for one such emulation at this time.
445
446 @example
447 ./configure sun4 -ansi
448 @end example
449
450 @cindex ANSI
451 @cindex X3J11
452 @noindent
453 will configure the source such that when built in a sun4 development
454 environment the resulting development environment is capable of building
455 sun4 programs from strictly conforming @sc{ANSI X3J11 C} source.
456 Remember that the environment used to build the tools determines the
457 machine on which this tools will run, so the resulting programs aren't
458 necessarily intended to run on a sun4, although they usually are.  Also
459 note that the source for the @sc{gnu} tools is not strictly conforming
460 @sc{ansi} source so this configuration cannot be used to bootstrap the
461 @sc{gnu} tools.
462
463
464 @node Simple Cross Environments, Crossing Into Targets, Emulation Environments, A Walk Through
465 @section Simple Cross Environments
466
467 @example
468 ./configure sun4 -target=a29k
469 @end example
470
471 @noindent
472 will configure the tools such that when compiled in a sun4 development
473 environment the resulting development environment can be used to create
474 programs intended for an a29k.  Again, this does not necessarily mean
475 that the new development environment can be run on a sun4.  That would
476 depend on the development environment used to build these tools.
477
478 Earlier you saw how to configure the tools to build a native development
479 environment, that is, a development environment that runs on your sun4
480 and builds programs for your sun4.  Let's pretend that you use stage3 to
481 build this simple cross configuration and let's call the new development
482 environment gcc-a29k.  Remember that this is a native build.  Gcc-a29k
483 is a collection of native programs intended to run on your sun4.  That's
484 what stage3 builds, programs for your sun4.  Gcc-a29k represents an a29k
485 development environment that builds programs intended to run on an a29k.
486 But, remember, gcc-a29k runs on your sun4.  Programs built with gcc-a29k
487 will run on your sun4 only with the help of an appropriate software
488 emulator.
489
490 @cindex Simple cross
491 @cindex Crossing to
492 Building gcc-a29k is also a bootstrap but of a slightly different sort.
493 We call gcc-a29k a @emph{simple cross} environment and using gcc-a29k to
494 build a program intended for a29k is called @emph{crossing to} a29k.
495 Simple cross environments are the second category of cross development
496 environments.
497
498
499 @node Crossing Into Targets, The Three Party Cross, Simple Cross Environments, A Walk Through
500 @section Crossing Into Targets
501
502 @example
503 ./configure a29k -target=a29k
504 @end example
505
506 @noindent
507 will configure the tools such that when compiled in an a29k development
508 environment, the resulting development environment can be used to create
509 programs intended for an a29k.  Again, this does not necessarily mean
510 that the new development environment can be run on an a29k.  That would
511 depend on the development environment used to build these tools.
512
513 If you've been following along this walk through, then you've already
514 built an a29k environment, namely gcc-a29k.  Let's pretend you use
515 gcc-a29k to build the current configuration.
516
517 Gcc-a29k builds programs intended for the a29k so the new development
518 environment will be intended for use on an a29k.  That is, this new gcc
519 consists of programs that are foreign to your sun4.  They cannot be run
520 on your sun4.
521
522 @cindex Crossing into
523 The process of building this configuration is another a bootstrap.  This
524 bootstrap is also a cross to a29k.  Because this type of build is both a
525 bootstrap and a cross to a29k, it is sometimes referred to as a
526 @emph{cross into} a29k.  This new development environment isn't really a
527 cross development environment at all.  It is intended to run on an a29k
528 to produce programs for an a29k.  You'll remember that this makes it, by
529 definition, an a29k native compiler.  @emph{Crossing into} has been
530 introduced here not because it is a type of cross development
531 environment, but because it is frequently mistaken as one.  The process
532 is @emph{a cross} but the resulting development environment is a native
533 development environment.
534
535 You could not have built this configuration with stage3, because stage3
536 doesn't provide an a29k environment.  Instead it provides a sun4
537 environment.
538
539 If you happen to have an a29k lying around, you could now use this fresh
540 development environment on the a29k to three-stage these tools all over
541 again.  This process would look just like it did when we built the
542 native sun4 development environment because we would be building another
543 native development environment, this one on a29k.
544
545
546 @node The Three Party Cross,  , Crossing Into Targets, A Walk Through
547 @section The Three Party Cross
548
549 So far you've seen that our development environment source must be
550 configured for a specific host and for a specific target.  You've also
551 seen that the resulting development environment depends on the
552 development environment used in the build process.
553
554 When all four match identically, that is, the configured host, the
555 configured target, the environment presented by the development
556 environment used in the build, and the machine on which the resulting
557 development environment is intended to run, then the new development
558 environment will be a native development environment.
559
560 When all four match except the configured host, then we can assume that
561 the development environment used in the build is some form of library
562 emulation.
563
564 When all four match except for the configured target, then the resulting
565 development environment will be a simple cross development environment.
566
567 When all four match except for the host on which the development
568 environment used in the build runs, the build process is a @emph{cross into}
569 and the resulting development environment will be native to some other
570 machine.
571
572 Most of the other permutations do exist in some form, but only one more
573 is interesting to the current discussion.
574
575 @example
576 ./configure a29k -target=sun3
577 @end example
578
579 @noindent
580 will configure the tools such that when compiled in an a29k development
581 environment, the resulting development environment can be used to create
582 programs intended for a sun3.  Again, this does not necessarily mean
583 that the new development environment can be run on an a29k.  That would
584 depend on the development environment used to build these tools.
585
586 If you are still following along, then you have two a29k development
587 environments, the native development environment that runs on a29k, and
588 the simple cross that runs on your sun4.  If you use the a29k native
589 development environment on the a29k, you will be doing the same thing we
590 did a while back, namely building a simple cross from a29k to sun3.
591 Let's pretend that instead, you use gcc-a29k, the simple cross
592 development environment that runs on sun4 but produces programs for
593 a29k.
594
595 The resulting development environment will run on a29k because that's
596 what gcc-a29k builds, a29k programs.  This development environment will
597 produce programs for a sun3 because that is how it was configured.  This
598 means that the resulting development environment is a simple cross.
599
600 @cindex Three party cross
601 There really isn't a common name for this process because very few
602 development environments are capable of being configured this
603 extensively.  For the sake of discussion, let's call this process a
604 @emph{three party cross}.
605
606 @node Final Notes, Index, A Walk Through, top
607 @chapter Final Notes
608
609 By @emph{configures}, I mean that links, Makefile, .gdbinit, and
610 config.status are built.  Configuration is always done from the source
611 directory.
612
613 @table @code
614
615 @item ./configure @var{name}
616 configures this directory, perhaps recursively, for a single host+target
617 pair where the host and target are both @var{name}.  If a previous
618 configuration existed, it will be overwritten.
619
620 @item ./configure @var{hostname} -target=@var{targetname}
621 configures this directory, perhaps recursively, for a single host+target
622 pair where the host is @var{hostname} and target is @var{targetname}.
623 If a previous configuration existed, it will be overwritten.
624
625 @item ./configure -subdirs @var{hostname} -target=@var{targetname}
626 creates a subdirectories @file{H-@var{hostname}} if @var{hostname} is @var{targetname} or
627 @file{X-@var{hostname}-@var{targetname}} if it is not and configures the new directory.
628
629 @end table
630
631 @menu
632 * Hacking Configurations::      Hacking Configurations
633 @end menu
634
635 @node Hacking Configurations,  , Final Notes, Final Notes
636 @section Hacking Configurations
637
638 The configure scripts essentially do three things, create subdirectories
639 if appropriate, build a @file{Makefile}, and create links to files, all
640 based on and tailored to, a specific host+target pair.  The scripts also
641 create a @file{.gdbinit} if appropriate but this is not tailored.
642
643 The Makefile is created by prepending some variable definitions to a
644 Makefile template called @file{Makefile.in} and then inserting host and
645 target specific Makefile fragments.  The variables are set based on the
646 chosen host+target pair and build style, that is, if you use
647 subdirectories or not.  The host and target specific Makefile may or may
648 not exist.
649
650 @itemize @bullet
651
652 @item
653 Makefiles can be edited directly, but those changes will eventually be
654 lost.  Changes intended to be permanent for a specific host should be
655 made to the host specific Makefile fragment.  This should be in
656 @file{./config/mh-@var{host}} if it exists.  Changes intended to be
657 permanent for a specific target should be made to the target specific
658 Makefile fragment.  This should be in @file{./config/mt-@var{target}} if
659 it exists.  Changes intended to be permanent for the directory should be
660 made in @file{Makefile.in}.  To propogate changes to any of these,
661 either use @code{make Makefile} or @code{./config.status} or
662 re-configure.
663
664 @end itemize
665
666 @page
667 @node Index,  , Final Notes, top
668 @appendix Index
669
670 @printindex cp
671
672 @contents
673 @bye
674
675 @c Local Variables:
676 @c fill-column: 72
677 @c End: