L’exécution d’un processeur à des vitesses d’horloge élevées permet de meilleures performances. Cependant, lorsque le même processeur est exécuté à une fréquence (vitesse) inférieure, il génère moins de chaleur et consomme moins d’énergie. Dans de nombreux cas, la tension de base peut également être réduite, réduisant encore la consommation d’énergie et la production de chaleur. En utilisant SpeedStep, les utilisateurs peuvent sélectionner l’équilibre entre la conservation de l’énergie et les performances qui leur convient le mieux, ou même modifier dynamiquement la vitesse d’horloge à mesure que la charge du processeur change.
La puissance consommée par un processeur de capacité C, fonctionnant à la fréquence f et à la tension V est d’environ :
P = C V 2 f {\displaystyle P = CV^{2}f}
Pour un processeur donné, C est une valeur fixe. Cependant, V et f peuvent varier considérablement. Par exemple, pour un 1.6 GHz Pentium M, la fréquence d’horloge peut être abaissée par décrémentations de 200 MHz sur la plage de 1,6 à 0,6 GHz. Dans le même temps, la tension requise diminue de 1,484 à 0,956 V. Le résultat est que la consommation d’énergie diminue théoriquement d’un facteur 6,4. En pratique, l’effet peut être plus faible car certaines instructions CPU utilisent moins d’énergie par tick de l’horloge CPU que d’autres. Par exemple, lorsqu’un système d’exploitation n’est pas occupé, il a tendance à émettre des instructions x86 halt (HLT), qui suspendent le fonctionnement de parties de la CPU pendant une période de temps, de sorte qu’il utilise moins d’énergie par tick de l’horloge de la CPU que lors de l’exécution d’instructions productives dans son état normal. Pour un rythme de travail donné, un PROCESSEUR fonctionnant à une fréquence d’horloge plus élevée exécutera une plus grande proportion d’instructions HLT. L’équation simple qui concerne la puissance, la tension et la fréquence ci-dessus ne prend pas non plus en compte la consommation d’énergie statique de la CPU. Cela a tendance à ne pas changer avec la fréquence, mais change avec la température et la tension. Les électrons chauds et les électrons exposés à un champ électrique plus fort sont plus susceptibles de migrer à travers une grille sous forme de courant de « fuite de grille », ce qui entraîne une augmentation de la consommation d’énergie statique.
Les processeurs plus anciens tels que le Pentium 4-M, qui utilisent des versions plus anciennes de SpeedStep, ont moins d’incréments de vitesse d’horloge. La technologie SpeedStep est en partie responsable de la consommation d’énergie réduite du processeur Pentium M d’Intel, qui fait partie de la marque Centrino.