1. Kloksnelheid: Dit is de fundamentele frequentie waarop de interne klok van de microprocessor werkt. Een hogere kloksnelheid betekent doorgaans dat er meer instructies per seconde kunnen worden uitgevoerd. Dit is echter niet de *enige* snelheidsbepalende factor.

2. Instructie per cyclus (IPC): Dit vertegenwoordigt het gemiddelde aantal instructies dat de processor in een enkele klokcyclus kan uitvoeren. Een hogere IPC betekent dat er meer werk wordt verricht per klokcyclus, zelfs als de kloksnelheid lager is. Moderne architecturen richten zich sterk op het vergroten van IPC door middel van technieken als out-of-order uitvoering en superscalair ontwerp.

3. Architectuur: De architectuur van de microprocessor (bijvoorbeeld x86, ARM, RISC-V) heeft een aanzienlijke invloed op de prestaties. Verschillende architecturen hebben verschillende instructiesets, pijplijnfasen en optimalisatiestrategieën. Sommige architecturen zijn inherent beter geschikt voor specifieke taken.

4. Cachegeheugen: De verschillende cachegeheugenniveaus (L1, L2, L3) fungeren als extreem snelle tijdelijke opslag voor veelgebruikte gegevens en instructies. Snellere en grotere caches verkorten de tijd die de processor besteedt aan het wachten op gegevens uit het langzamere hoofdgeheugen (RAM), waardoor de prestaties dramatisch worden verbeterd. Cache-architectuur (bijvoorbeeld associativiteit, grootte) speelt een cruciale rol.

5. Geheugenbandbreedte: De snelheid waarmee gegevens kunnen worden overgedragen tussen de processor en het hoofdgeheugen (RAM) is van cruciaal belang. Een knelpunt hier kan de algehele prestaties ernstig beperken, zelfs met een processor met hoge kloksnelheid.

6. Bussnelheid: De snelheid van de communicatiepaden (bussen) die de processor verbinden met andere componenten zoals geheugen en randapparatuur, beïnvloedt de snelheid van gegevensoverdracht.

7. Pijpleidingontwerp: Moderne processors maken gebruik van pipelining, waarbij de uitvoering van instructies in meerdere fasen wordt opgedeeld. Een efficiëntere pijplijn kan instructies meer gelijktijdig uitvoeren, waardoor de prestaties verbeteren. Pijpleidinggevaren (stalletjes) kunnen deze efficiëntie aanzienlijk verminderen.

8. Aantal kernen: Multi-coreprocessors hebben meerdere verwerkingseenheden (cores) die instructies gelijktijdig kunnen uitvoeren. Meer kernen kunnen leiden tot een snellere algehele verwerking, vooral voor parallelle taken. Het effectieve gebruik van meerdere kernen hangt echter af van de software en de aard van de werklast.

9. Productieproces: Hoe kleiner de transistors op een chip (gemeten in nanometers), hoe sneller ze kunnen schakelen, wat leidt tot hogere kloksnelheden en mogelijk een verbeterde energie-efficiëntie. Geavanceerde productieprocessen zijn cruciaal voor het bereiken van hogere prestaties.

10. Thermisch ontwerpvermogen (TDP): De hoeveelheid warmte die de processor genereert, beperkt de kloksnelheid. Hogere TDP-processors kunnen vaak op hogere kloksnelheden werken, maar vereisen efficiëntere koelingsoplossingen.

11. Software-optimalisatie: Zelfs de snelste hardware kan worden belemmerd door slecht geschreven of geoptimaliseerde software. Compilertechnologie en programmeertechnieken hebben een aanzienlijke invloed op de prestaties.

Deze factoren zijn met elkaar verbonden en het optimaliseren van de ene heeft vaak gevolgen voor andere. Het verhogen van de kloksnelheid kan bijvoorbeeld meer stroom vereisen en meer warmte genereren, waardoor verbeteringen in TDP en koeling noodzakelijk zijn. Uiteindelijk is de "snelheid" van een microprocessor een complexe maatstaf die de interactie van al deze elementen weerspiegelt.