Athlon 64 X2与Pentium D相比，在主频上并不占优;与Core 2 Duo，相比，Athlon 64 X2的二级缓存也没有那么大。那么，究竟是什么令Athlon 64 X2展现出自己的性能表现呢?其实在多数情况下，我们总是把目光集中于CPU的主频、缓存以及多媒体指令集方面，而忽视了最为关键的流水线效率。流水线是Intel首次在486处理器中开始使用的。随后的历代CPU为了便于主频提升，还是不断拉长了流水线，这也导致其处理效率的大幅度降低。通过细化流水后提高主频，使得在一个CPU周期内完成一个甚至多个操作，实质是以时间换取空间。例如，起初Pentium4的流水线就长达20级，随后的Prescott更是提升到31级。但是流水线过长也带来了一定副作用，很可能会出现主频较高的CPU实际运算速度较低的现象。现在，Athlon 64 X2的流水线效率明显高于Pentium D。
除了主频，很多消费者关心的CPU另外一大要素便是二级缓存，甚至部分用户认为缓存重要性大于主频。很显然，这其中存在认识上的误区。对于CPU而言，缓存分为一级缓存和二级缓存，并且一级缓存也分为数据区和缓冲区，因此部分类型的CPU对于二级缓存的容量并不是十分敏感。以Athlon 64 X2 4400+为例，每个核心都拥有128KB一级缓存，比起Core 2 Duo E4400足足多出一倍。因此，尽管X2 4400+的二级缓存只有2×512KB，可实际表现丝毫不逊于拥有2×1MB二级缓存的E4300。此外，过大的二级缓存对于降低CPU成本和超频也都非常不利，并且这其中还涉及到缓存命中率的问题，毕竟缓存容量与性能提升幅度并非简单的线性关系。
