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P2 Arm Weak Memory Consistency on Apple Silicon: What Is It Good For?

Apple Silicon 上的 Arm 弱内存一致性:它有什么用?
ASPLOS Proceedings of the 31st ACM International Conference on Architectural Support for Programming Languages and Operating Systems, Volume 22026匹配度 1/10 · 该论文研究 Arm 弱内存模型在 Apple Silicon 上的性能表现,属于并发与体系结构/内存模型方向,与用户关注的 PL→AI、AI→PL、浮点程序分析、贝叶斯程序分析等核心方向没有直接关联。引用 0 inbox
Yossi Khayet, Adam Morrison
crossref: 2026-09-12dblp: 2026-09-12

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一句话:在 Apple Silicon 上对比原生 Arm 与可配置 TSO,发现 TSO 通常仅慢 3% 以内,挑战 Arm 弱内存模型的性能优势认知。

弱内存模型(如 Arm 模型)通常被认为比 TSO 等强内存模型能带来更高性能。本文在 Apple Silicon CPU 上检验这一认知:该平台可在运行时配置 TSO 模式,从而与原生 Arm 模式直接对比。作者在现代应用和经典基准测试上测量两种模式的执行时间,发现 TSO 模式基本保留了 Arm 弱内存优化的收益,执行时间通常与 Arm 模式相差 3% 以内。部分应用在 TSO 下出现更大减速,但作者追溯这些开销源于 Apple 的 TSO 实现细节,而非 TSO 排序约束本身。结果表明,在 Apple Silicon 上,Arm 内存模型相对于 TSO 并不具有显著的性能优势。

问题
弱内存模型(如 Arm)是否真比强内存模型(如 TSO)带来显著性能优势,此前缺乏在同一硬件上的直接对比。
方法
利用 Apple Silicon CPU 可运行时切换的 TSO 模式,在原生 Arm 模式与 TSO 模式下运行现代应用与经典基准,并进行性能归因分析。
评估
测量两种内存模式下的执行时间,发现 TSO 通常仅比 Arm 慢 3% 以内,并将少数较大减速归因于 Apple TSO 实现而非 TSO 排序约束。
原文摘要(Abstract)

Weak memory models such as the Arm model are perceived as enabling higher performance than strong models such as TSO. We critically test this perception on Apple silicon CPUs, whose runtime-configurable TSO mode enables a direct comparison with native Arm mode. We find that Apple silicon TSO mode preserves Arm weak-memory optimizations, typically yielding execution times within 3% of Arm mode across modern applications and classic benchmarks. Although some applications experience higher TSO slowdowns, we trace these to artifacts of Apple's TSO implementation rather than inherent TSO ordering constraints. Our results challenge the perception that the Arm memory model offers a significant performance advantage over TSO in Apple silicon.

链接与引用

DOI 原文 · PDF(开放获取) · DBLP

BibTeX
@inproceedings{Khayet026,
  title = {Arm Weak Memory Consistency on Apple Silicon: What Is It Good For?},
  author = {Yossi Khayet and Adam Morrison},
  booktitle = {ASPLOS},
  year = {2026},
  doi = {10.1145/3779212.3790129}
}