Mitől képes egy újabb processzor jelentősen alacsonyabb frekvencián mégis gyorsabban végrehajtani feladatokat, mint egy régebbi, ami sokkal magasabb frekvencián dolgozik?

Sok mindentől függ. Itt van például a Core 2 megjelenésekor írt Prohadver cikkből egy részlet (azért is innen, mert itt ugrott a legnagyobbat az órajelenkénti teljesítmény egy új architektúrára való váltás következményeként egy gyártónál):

"Érdekes módon most, hogy az Intel egy teljesen új felépítésű CPU-családot vezet be, kiemelkedő fontosságú tényezővé lép elő a processzor, illetve a rendszer fogyasztása, és a fejlesztők dokumentumok tucatjain keresztül magyarázzák mindenféle csili-vili képlettel kiegészítve, hogy a teljesítmény nem csak az órajeltől, hanem az órajelenként végrehajtott utasítások számától is függ. Emlékezzünk csak vissza, ugyanez az Intel 2000-től 2005-ig, a kétmagos processzorok megjelenéséig azt állította, hogy csakis a megahertzek számítanak, vegyünk minél magasabb órajelű processzort, annál jobb lesz nekünk, mindeközben a Pentium 4 processzorok fogyasztása 130 watt fölé emelkedett; ez persze akkor nem volt lényeges kérdés... Micsoda fordulat!

Az Intel szerint az új képlet mostantól: teljesítmény = órajel x órajelenként végrehajtott utasítások (IPC) száma. Az AMD már az Athlonok megjelenését követően erre az álláspontra jutott, mégsem vették komolyan a kisebb processzorgyártót, mert az Intel sokkal nagyobb befolyással bír. Ez a képlet végeredményben a MIPS (million instructions per second) értékének meghatározása, tehát kimondhatjuk, hogy az Intel ismét feltalálta a spanyolviaszt... Azonban napjaink egyre fejlettebb processzorai esetében ez a képlet már nem állja meg a helyét, mert a teljesítmény másképpen is fokozható, mint az órajel vagy az IPC növelése. Vannak még különböző módszerek, mellyekkel ugyanez a "hatás" érhető el, gondolunk itt arra, hogy például bizonyos módszerekkel csökkenthetjük a végrehajtandó utasítások számát, így végeredményben nő az egységnyi idő alatt végrehajtott utasítások száma (lényegében ugyanoda lyukadunk ki), ezt hivatottak elősegíteni a Single Instruction Multiple Data (SIMD) utasításkészletek is, mint amilyen az 1996-ban bevezetett MMX-technológia, vagy a később bevezetésre kerülő SSE, SSE2, SSE3, 3DNow!, 3DNow!+ is, és ugyanezt a nemes feladatot látja el a Pentium M-ben debütáló Micro-Ops Fusion, avagy mikroutasítások fúziója is. Erről később még szó lesz."

És utána az első Core i család megjelenése (elemzés és teszt):

[link]

És nagy ugrás volt még a Sandy Bridge is:

[link]

Ilyen cikkek elolvasásából már picit sejthető, hogy mennyi kis apróság van egy CPU-ban, de ezekből laikus fejjel nem mindent értünk pontosan, ahhoz alaposan kéne ismerni a chipek működését.

Hasonlóan alapos tesztek vannak a GPU-król is...