System software需要build成machine code (executable file) 後才能執行，因此我們會先介紹system software的build flow。

How to build System Software

How to Build System Software with Single C File

Preprocessor : 將source code當中的註解去除、macro與include展開等，獲得一個展開後的source code (expanded source code)
Compiler: 將expanded source code分析分析語意與邏輯之後，轉換成邏輯相同的assembly code file
Assembler: 將assembly code轉換成machine code並生成object file
Linker: 將多個object files或library(將object files歸檔的檔案)連結在一起，成為可執行檔

How to Build System Software with Multiple C Files

Large-scale software的source code架構通常會是一個複雜的檔案結構，.c檔會被分門別類放在不同的路徑下，.h檔會分成public與private放在不同的路徑，所以每一支C file要build的時候，為了private .h檔，include path需要置換，同一份C檔的會依照不同目的、設定，build出不一樣的object file。

Manually

• 需要分開將每一支C檔build成object file，如果組成的source code有N支C檔，就需要重複進行N次
• 最後執行linker將所有C files產生出來的object files連結成一支可執行檔

會耗費大量人力時間，只要有檔案被修改，因為沒有方法可以追蹤受這支檔案影響的相關檔案，需要把整個software project重新build。

Automatically

可以利用自動化的build automation tool來協助build flow，例如: make

makefile是一種特定格式的文字檔案，告訴make編譯的命令、流程如何被執行

makefile當中會定義目標 (target)、先決條件檔案(prerequisite)、以及命令(commands)，而每一個prerequisite也可以是另一個target並定義它的prerequisite及commands

make會檢查target和prerequisite的關係，如果prerequisite的修改時間比targe晚，make就會執行這項targe底下的commands

如果prerequisite本身也是一個target，則make會先往下檢查這個prerequisite當作target時和自己的prerequisite的修改時間關係，如需要執行command則會先執行這一層的command，以此類推 (dependency tree traversal)

如果修改了一支檔案，只有被修改檔案及所有和被修改檔案有關係的檔案要被重新build (稱為: incremental build)

Makefile可以使用變數與邏輯判斷語法，能程式化地管理build flow

Cross Compilation

What is the Cross Compilation

在嵌入式系統上面運行的程式，因為編譯需要的函式庫很大、需要記憶體很多、需要的CPU資源很高，通常不會直接在嵌入式系統裡面編譯，而是透過cross compiler來編譯。

Compiler涉及的系統有三個，這三個系統如果不是同一個，就稱為是cross compiler，如果都相同則稱為native compiler。
Build system: 編譯compiler本身的系統 (compile ARM compiler source code to ARM compiler executable)
Host system: compiler運行的系統 (use ARM compiler executable to compile a software souce code to ARM system executable software)
Target system: 運行compiler編譯結果的系統 (run ARM system executable software)

Cross compiler範例: 用x86系統(native)編譯出在x86系統(host)運行的針對ARM系統(target)的compiler

Why Cross Compilation is Needed

1. 先在平台(build)將其他compiler運行平台(host)上的compiler全部build好，host需要使用compiler時就可以直接取得執行檔
2. Target因為CPU、RAM、disk資源不充足(例如嵌入式系統)，不適合做compilation，所以必須在其他平台 (host) 先build software，再放到target上執行

我們今天認識system software的build flow以及協助它的工具，而其中最重要的工具: compiler toolchain也是需要被開發的，所以我們明天會簡單介紹如何開發compiler toolchain。