CPU的效能主要體現在其執行程式的速度上。影響執行速度的效能指標包括CPU的工作頻率、Cache容量、指令系統和邏輯結構等引數。
主頻
主頻也叫時鐘頻率，單位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用來表示CPU的運算、處理資料的速度。通常，主頻越高，CPU處理資料的速度就越快。
CPU的主頻=外頻×倍頻係數。主頻和實際的運算速度存在一定的關係，但並不是一個簡單的線性關係。 所以，CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關係的，主頻表示在CPU內數字脈衝訊號震盪的速度。
在Intel的處理器產品中，也可以看到這樣的例子：1 GHz Itanium晶片能夠表現得差不多跟2.66 GHz至強（Xeon）/Opteron一樣快，或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron一樣快。CPU的運算速度還要看CPU的流水線、匯流排等各方面的效能指標。
外頻
外頻是CPU的基準頻率，單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主機板的執行速度。通俗地說，在臺式機中，所說的超頻，都是超CPU的外頻（當然一般情況下，CPU的倍頻都是被鎖住的）相信這點是很好理解的。
但對於伺服器CPU來講，超頻是絕對不允許的。前面說到CPU決定著主機板的執行速度，兩者是同步執行的，如果把伺服器CPU超頻了，改變了外頻，會產生非同步執行，（桌上型電腦很多主機板都支援非同步執行）這樣會造成整個伺服器系統的不穩定。
絕大部分電腦系統中外頻與主機板前端匯流排不是同步速度的，而外頻與前端匯流排（FSB）頻率又很容易被混為一談。
匯流排頻率
AMD 羿龍II X4 955黑盒
前端匯流排（FSB)是將CPU連線到北橋晶片的匯流排。前端匯流排（FSB）頻率（即匯流排頻率）是直接影響CPU與記憶體直接資料交換速度。
有一條公式可以計算，即資料頻寬=（匯流排頻率×資料位寬）/8，資料傳輸最大頻寬取決於所有同時傳輸的資料的寬度和傳輸頻率。比方，支援64位的至強Nocona，前端匯流排是800MHz，按照公式，它的資料傳輸最大頻寬是6.4GB/秒。
外頻與前端匯流排（FSB）頻率的區別：前端匯流排的速度指的是資料傳輸的速度，外頻是CPU與主機板之間同步執行的速度。
也就是說，100MHz外頻特指數字脈衝訊號在每秒鐘震盪一億次；而100MHz前端匯流排指的是每秒鐘CPU可接受的資料傳輸量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。
倍頻係數
倍頻係數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關係。在相同的外頻下，倍頻越高CPU的頻率也越高。但實際上，在相同外頻的前提下，高倍頻的CPU本身意義並不大。這是因為CPU與系統之間資料傳輸速度是有限的，一味追求高主頻而得到高倍頻的CPU就會出現明顯的“瓶頸”效應－CPU從系統中得到資料的極限速度不能夠滿足CPU運算的速度。
一般除了工程樣版的Intel的CPU都是鎖了倍頻的，少量的如Intel酷睿2核心的奔騰雙核E6500K和一些至尊版的CPU不鎖倍頻，而AMD之前都沒有鎖，AMD推出了黑盒版CPU（即不鎖倍頻版本，使用者可以自由調節倍頻，調節倍頻的超頻方式比調節外頻穩定得多）。
快取
快取大小也是CPU的重要指標之一，而且快取的結構和大小對CPU速度的影響非常大，CPU內快取的執行頻率極高，一般是和處理器同頻運作，工作效率遠遠大於系統記憶體和硬碟。
實際工作時，CPU往往需要重複讀取同樣的資料塊，而快取容量的增大，可以大幅度提升CPU內部讀取資料的命中率，而不用再到記憶體或者硬碟上尋找，以此提高系統性能。但是由於CPU芯片面積和成本的因素來考慮，快取都很小。
L1 Cache(一級快取）是CPU第一層快取記憶體，分為資料快取和指令快取。內建的L1快取記憶體的容量和結構對CPU的效能影響較大，不過高速緩衝儲存器均由靜態RAM組成，結構較複雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級快取記憶體的容量不可能做得太大。一般伺服器CPU的L1快取的容量通常在32－256KB。
L2 Cache（二級快取）是CPU的第二層快取記憶體，分內部和外部兩種晶片。內部的晶片二級快取執行速度與主頻相同，而外部的二級快取則只有主頻的一半。
L2快取記憶體容量也會影響CPU的效能，原則是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，膝上型電腦中也可以達到2M，而伺服器和工作站上用CPU的L2快取記憶體更高，可以達到8M以上。
L3 Cache(三級快取），分為兩種，早期的是外接，記憶體延遲，同時提升大資料量計算時處理器的效能。降低記憶體延遲和提升大資料量計算能力對遊戲都很有幫助。
而在伺服器領域增加L3快取在效能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3快取的配置利用物理記憶體會更有效，故它比較慢的磁碟I/O子系統可以處理更多的資料請求。具有較大L3快取的處理器提供更有效的檔案系統快取行為及較短訊息和處理器佇列長度。
CPU的效能主要體現在其執行程式的速度上。影響執行速度的效能指標包括CPU的工作頻率、Cache容量、指令系統和邏輯結構等引數。
主頻
主頻也叫時鐘頻率，單位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用來表示CPU的運算、處理資料的速度。通常，主頻越高，CPU處理資料的速度就越快。
CPU的主頻=外頻×倍頻係數。主頻和實際的運算速度存在一定的關係，但並不是一個簡單的線性關係。 所以，CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關係的，主頻表示在CPU內數字脈衝訊號震盪的速度。
在Intel的處理器產品中，也可以看到這樣的例子：1 GHz Itanium晶片能夠表現得差不多跟2.66 GHz至強（Xeon）/Opteron一樣快，或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron一樣快。CPU的運算速度還要看CPU的流水線、匯流排等各方面的效能指標。
外頻
外頻是CPU的基準頻率，單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主機板的執行速度。通俗地說，在臺式機中，所說的超頻，都是超CPU的外頻（當然一般情況下，CPU的倍頻都是被鎖住的）相信這點是很好理解的。
但對於伺服器CPU來講，超頻是絕對不允許的。前面說到CPU決定著主機板的執行速度，兩者是同步執行的，如果把伺服器CPU超頻了，改變了外頻，會產生非同步執行，（桌上型電腦很多主機板都支援非同步執行）這樣會造成整個伺服器系統的不穩定。
絕大部分電腦系統中外頻與主機板前端匯流排不是同步速度的，而外頻與前端匯流排（FSB）頻率又很容易被混為一談。
匯流排頻率
AMD 羿龍II X4 955黑盒
前端匯流排（FSB)是將CPU連線到北橋晶片的匯流排。前端匯流排（FSB）頻率（即匯流排頻率）是直接影響CPU與記憶體直接資料交換速度。
有一條公式可以計算，即資料頻寬=（匯流排頻率×資料位寬）/8，資料傳輸最大頻寬取決於所有同時傳輸的資料的寬度和傳輸頻率。比方，支援64位的至強Nocona，前端匯流排是800MHz，按照公式，它的資料傳輸最大頻寬是6.4GB/秒。
外頻與前端匯流排（FSB）頻率的區別：前端匯流排的速度指的是資料傳輸的速度，外頻是CPU與主機板之間同步執行的速度。
也就是說，100MHz外頻特指數字脈衝訊號在每秒鐘震盪一億次；而100MHz前端匯流排指的是每秒鐘CPU可接受的資料傳輸量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。
倍頻係數
倍頻係數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關係。在相同的外頻下，倍頻越高CPU的頻率也越高。但實際上，在相同外頻的前提下，高倍頻的CPU本身意義並不大。這是因為CPU與系統之間資料傳輸速度是有限的，一味追求高主頻而得到高倍頻的CPU就會出現明顯的“瓶頸”效應－CPU從系統中得到資料的極限速度不能夠滿足CPU運算的速度。
一般除了工程樣版的Intel的CPU都是鎖了倍頻的，少量的如Intel酷睿2核心的奔騰雙核E6500K和一些至尊版的CPU不鎖倍頻，而AMD之前都沒有鎖，AMD推出了黑盒版CPU（即不鎖倍頻版本，使用者可以自由調節倍頻，調節倍頻的超頻方式比調節外頻穩定得多）。
快取
快取大小也是CPU的重要指標之一，而且快取的結構和大小對CPU速度的影響非常大，CPU內快取的執行頻率極高，一般是和處理器同頻運作，工作效率遠遠大於系統記憶體和硬碟。
實際工作時，CPU往往需要重複讀取同樣的資料塊，而快取容量的增大，可以大幅度提升CPU內部讀取資料的命中率，而不用再到記憶體或者硬碟上尋找，以此提高系統性能。但是由於CPU芯片面積和成本的因素來考慮，快取都很小。
L1 Cache(一級快取）是CPU第一層快取記憶體，分為資料快取和指令快取。內建的L1快取記憶體的容量和結構對CPU的效能影響較大，不過高速緩衝儲存器均由靜態RAM組成，結構較複雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級快取記憶體的容量不可能做得太大。一般伺服器CPU的L1快取的容量通常在32－256KB。
L2 Cache（二級快取）是CPU的第二層快取記憶體，分內部和外部兩種晶片。內部的晶片二級快取執行速度與主頻相同，而外部的二級快取則只有主頻的一半。
L2快取記憶體容量也會影響CPU的效能，原則是越大越好，以前家庭用CPU容量最大的是512KB，膝上型電腦中也可以達到2M，而伺服器和工作站上用CPU的L2快取記憶體更高，可以達到8M以上。
L3 Cache(三級快取），分為兩種，早期的是外接，記憶體延遲，同時提升大資料量計算時處理器的效能。降低記憶體延遲和提升大資料量計算能力對遊戲都很有幫助。
而在伺服器領域增加L3快取在效能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3快取的配置利用物理記憶體會更有效，故它比較慢的磁碟I/O子系統可以處理更多的資料請求。具有較大L3快取的處理器提供更有效的檔案系統快取行為及較短訊息和處理器佇列長度。