In this blog, we will show the steps of building Mingw-w64 on macOS system. In fact, we can install mingw-w64 corss building toolchain by homebrew package manager. Here, we jsut analysis the building steps of mingw-w64 toolchain, and it can be easily migrated to linux system.

Overview​

We need to build following tools/libraries:

• binutils: "Binutils is a collection of binary programming tools used to assemble, link and manipulate binary and object files.", like gnu linker ld, gnu assembler as, nm, ar and strings. see more.
• texinfo: Apple's makeinfo is old and has bugs. It be only used as building dependency.
• gcc: compiler for c/c++/fortran language.
• mingw-w64: "The mingw-w64 project is a complete runtime environment for gcc to support binaries native to Windows 64-bit and 32-bit operating systems.". Provide windows api headers, runtime and other tools.

在linux上，最为受欢迎的 C/CXX 编译器之一就是 gcc 系列了，其使用 GNU 协议开源。 除此之外，还有基于llvm的现代编译器 clang/clang++，它则使用更为宽松的 BSD 协议开源。 关于两者的比较，可以参见这里。

本文将尝试编译一套与 gnu 编译器无关的基于 clang 的工具链。 clang 是用C++写的，其依赖于 C 和 C++ 标准库，C++ ABI 库，以及 stack unwinder（实际上，我们编译其他的c/c++源代码也离不开三种）。
在clang编译器工具链中，我们可以采用 musl, libcxx, libc++abi 和 libunwind 四个库来完成。 其中，libc++, libc++abi 和 libunwind 属于llvm 自己开发的 C++ 运行时（C++ runtime）。

需要指出的是，使用clang系列编译器时，也可以链接 GUN 的 glibc, libstdc++, libgcc 库， 这里我们为了与GNU无关，则把这个选择直接忽略。

这里插一句libc 和 glibc的区别， 我们在编译程序时，使用ldd命令，可以看到二进制程序的链接库，而且大部分程序都会依赖于 libc。 在linux系统下，系统默认会有一个libc的库，大多数系统里面的这个libc库就是glibc，系统的大多数程序也都依赖于该库。
glibc是C标准库的一个实现，而在较早之前 linux 有自己的C标准库实现，后来改用使用glibc，而自己原先带libc库不再维护。

回到正题，C标准库，除了glibc的实现外，还有另一个开源实现 musl，采用 MIT 协议。 就C++标准库而言，llvm 也有一个实现，叫 libc++。

libc++ is an implementation of the C++ standard library, targeting C++11, C++14 and above. All of the code in libc++ is dual licensed under the MIT license and the UIUC License (a BSD-like license).

说起超级计算机，大家应该会有一个概念，大致就是计算能力很强的计算机。甚至在某乎，还有人问 在超算上面打游戏是什么体验。 这里解释一下，实际上，由于超算系统的限制，很少能够可以连接互联网，而且远程连接网络性能也可能不好； 还有就是，游戏的程序并没有做大规模并行化(实际上也没必要)，顶多只能单节点多核运行(可能还没GPU)，所以打游戏的计算性能和单个普通服务器的性能差不多。对于超算来说，其强势主要在于计算能力（而且为了保证你的程序可以利用上超算的计算资源，需要针对超算环境去编写/改写并行程序，这个我们后面讨论并行编程的时候会讲）。

在高性能计算领域，有一个榜单 top500，该榜单每半年（6月份和11月份）公布一次世界上计算能力前500的超级计算机，其中6月份是在ISC（the International Supercomputing Conference）大会上公布，11月份是在SC（SuperComputing Conference）大会上公布。 该榜单最早由Hans Meuer、Erich Strohmaier与Jack Dongarra于1993年发起。

超算中的基本概念​

节点(nodes)​

简单来说，超算就是有很多计算节点，通过高速互联网络连接而成的计算机系统。每个节点实际上是一台比较独立的计算机，每个节点上可能会有多块 CPU 、加速计算硬件(如GPU、Intel phi等)、内存、操作系统(基本都是Linux系统)。 由于一个节点上，可能有多快CPU，每个CPU可能还是多核的，再加上加速卡，所以一般单节点都是一个具有多个核心的节点。
例如，目前(2019.09)排名 top500 第一的超算 summit，每个节点的结构如下图所示。其每个节点有一个 Power9 CPU，外加3块 NVIDIA V100 GPU。节点内部的 CPU-GPU 以及 GPU-GPU之间通过 NVIDIA NVLink 互联起来。

文件系统​

一般地，超算上不是每个节点都有一块硬盘的，而是用的各个节点共享的并行文件系统，使用并行文件系统，各个节点都可以向这个共享的文件系统中写入或读取文件。

计算能力的衡量指标: FLOPS​

FLOPS，或者叫 Flops、flops 或 flop/s，即 floating point operations per second， 指的是计算机系统每秒可以进行的浮点数操作次数， 具体可参见 wikipedia-FLOPS。 除了FLOPS作为单位外，还有 GFlops，TFlops，EFlops，ZFlops等单位，其中：

• 1 KFlops = 1000 Flops
• 1 MFlops = 1000 KFlops
• 1 GFlops = 1000 MFlops
• 1 TFlops = 1000 GFlops
• 1 PFlops = 1000 TFlops
• 1 EFlops = 1000 PFlops
• 1 ZFlops = 1000 EFlops

例如目前，无锡神威太湖之光超级计算机，其持续浮点性能为 93.0146 PFlops，9.3亿亿次/秒 (在 top500 网站上列出的超级计算机性能表里面，会提到系统的峰值性能(Rpeak)和持续性能(Rmax))。