CPU的內部結構分為控制單元，邏輯單元和存儲單元三大部分。CPU的性能大致上反映出了它所配置的那部微機的性能，因此CPU的性能指標十分重要。CPU主要的性能指標有以下幾點：

一、主頻

一個時鐘周期完成的指令數是固定的，所以主頻越高，CPU的速度也就越快了。不過由于各種CPU的內部結構也不盡相同，所以并不能完全用主頻來概括CPU的性能。至于外頻就是系統總線的工作頻率；而倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數。用公式表示就是：主頻=外頻×倍頻。我們通常說的賽揚433、PIII550都是指CPU的主頻而言的。

二、外頻

內存總線的速度對整個系統性能來說很重要，由于內存速度的發展滯后于CPU的發展速度，為了緩解內存帶來的瓶頸，所以出現了二級緩存，來協調兩者之間的差異，而內存總線速度就是指CPU與二級(L2)高速緩存和內存之間的工作頻率。

三、工作電壓

工作電壓指的也就是CPU正常工作所需的電壓。早期CPU由于工藝落后，它們的工作電壓一般為5V，發展到奔騰586時，已經是3.5V/3.3V/2.8V了，隨著CPU的制造工藝與主頻的提高，CPU的工作電壓有逐步下降的趨勢，Intel最新出品的Coppermine已經采用1.6V的工作電壓了。低電壓能解決耗電過大和發熱過高的問題，這對于筆記本電腦尤其重要。

四、亂序執行和分枝猜測

亂序執行是指CPU采用了答應將多條指令不按程序規定的順序分開發送給各相應電路單元處理的技術。分枝是指程序運行時需要改變的節點。分枝有無條件分枝和有條件分枝，其中無條件分枝只需要CPU按指令順序執行，而條件分枝則必須根據處理結果再決定程序運行方向是否改變，因此需要分枝猜測技術處理的是條件分枝。

五、L1高速緩存

在CPU里面內置了高速緩存可以提高CPU的運行效率。內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大，不過高速緩沖存儲器均由靜態RAM組成，結構較復雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大。采用回寫結構的高速緩存。它對讀和寫操作均有可提供緩存。而采用寫通結構的高速緩存，僅對讀操作有效。在486以上的計算機中基本采用了回寫式高速緩存。

六、L2高速緩存

PentiumPro處理器的L2和CPU運行在相同頻率下的，但成本昂貴，所以PentiumII運行在相當于CPU頻率一半下的，容量為512K。為降低成本Intel公司曾生產了一種不帶L2的CPU名為賽揚。

七、制造工藝

PentiumCPU的制造工藝是0.35微米，PII和賽揚可以達到0.25微米，最新的CPU制造工藝可以達到0.18微米，并且將采用銅配線技術，可以極大地提高CPU的集成度和工作頻率。

八、協處理器或者叫數學協處理器

在486以前的CPU里面，是沒有內置協處理器的。由于協處理器主要的功能就是負責浮點運算，因此386、286、8088等等微機CPU的浮點運算性能都相當落后，自從486以后，CPU一般都內置了協處理器，協處理器的功能也不再局限于增強浮點運算。現在CPU的浮點單元往往對多媒體指令進行了優化。比如Intel的MMX技術，MMX是多媒體擴展指令集的縮寫。MMX是Intel公司在1996年為增強PentiumCPU在音像、圖形和通信應用方面而采取的新技術。為CPU新增加57條MMX指令，把處理多媒體的能力提高了60％左右。

九、流水線技術、超標量

流水線是Intel首次在486芯片中開始使用的。流水線的工作方式就象工業生產上的裝配流水線。在CPU中由5~6個不同功能的電路單元組成一條指令處理流水線，然后將一條X86指令分成5~6步后再由這些電路單元分別執行，這樣就能實現在一個CPU時鐘周期完成一條指令，因此提高了CPU的運算速度。超流水線是指某型CPU內部的流水線超過通常的5~6步以上，例如Pentiumpro的流水線就長達14步。將流水線設計的步(級)數越多，其完成一條指令的速度越快，因此才能適應工作主頻更高的CPU。超標量是指在一個時鐘周期內CPU可以執行一條以上的指令。這在486或者以前的CPU上是很難想象的，只有Pentium級以上CPU才具有這種超標量結構；這是因為現代的CPU越來越多的采用了RISC技術，所以才會超標量的CPU。