Atom 核心功能图
其实，Intel在奔腾pro之后，就开始采用了性能更强的乱序执行，但能耗的损失却是相对较大。因此为了得到更低的功耗，在Atom上我们看见了全新的顺序执行架构，其虽然造成了一定的性能下降但却节省了大量的能耗跟复杂的电路设计，从而耗能大为降低。当然Atom在未来也可能集成乱序执行引擎，但那需要更小制造工艺才有可能实现。
不过，Atom的顺序执行架构也有几分乱序执行的能力。那就是当Atom需要执行一条高延迟的浮点运算，而后面有跟着一条短延迟整数操作时，为Atom设计的一个全新算法SIR（安全指令识别）就可以先查看两条指令所需的数据是否有关联，如果没有关联，SIR就允许将后面的整数操作提前执行，从而节省时间提高效率。
２.指令优化及超线程设计
在Atom处理器上，对于load-op-store 和 load-op-execution这类格式的指令，Atom的解码器都将其视为一个单一的微操作。这样被送往流水线处理的微操作就会合而为一，大大的节省了带宽。
不过，虽然Atom具备了双指令并发的能力并且优化了指令集，但由于同一线程内的两条指令所占用的数据相互独立，所以很难同时执行两条指令。因此，Intel为Atom核心引入了超线程技术，让核心同时具备双线程的执行度。这使得HT技术明显的提高了性能，弥补了顺序执行架构的不足。 ３.低功耗的超长流水线设计 奔四时代，处理器都拥有着超长的流水线，这使得当时必须获得更高的频率才能取得更好的性能。而到了酷睿时代，Intel精简了流水线，使得酷睿处理器仅仅只有14条流水线。从而执行效率大大提高，频率及功耗也大为降低。而这次，Atom具备16级流水线，其分支预测失误的惩罚为13级。事实上，这与Atom在设计上追求低功耗的原因是分不开的，好在Atom顺序执行的设计使其拥有简单的内部结构，并且更高的频率及超线程的设计保证了其性能没有损失。
优化指令
在Atom处理器上，对于load-op-store 和 load-op-execution这类格式的指令，Atom的解码器都将其视为一个单一的微操作。这样被送往流水线处理的微操作就会合而为一，大大的节省了带宽。
优化指令
不过，虽然Atom具备了双指令并发的能力并且优化了指令集，但由于同一线程内的两条指令所占用的数据相互独立，所以很难同时执行两条指令。因此，Intel为Atom核心引入了超线程技术，让核心同时具备双线程的执行度。这使得HT技术明显的提高了性能，弥补了顺序执行架构的不足。
３.低功耗的超长流水线设计
奔四时代，处理器都拥有着超长的流水线，这使得当时必须获得更高的频率才能取得更好的性能。而到了酷睿时代，Intel精简了流水线，使得酷睿处理器仅仅只有14条流水线。从而执行效率大大提高，频率及功耗也大为降低。而这次，Atom具备16级流水线，其分支预测失误的惩罚为13级。事实上，这与Atom在设计上追求低功耗的原因是分不开的，好在Atom顺序执行的设计使其拥有简单的内部结构，并且更高的频率及超线程的设计保证了其性能没有损失。
4.全新的电源模式
Atom引进了一个新的待机模式C6。C模式可以设置（0到6）低功耗状态，数字越高CPU消耗越少。在C6模式下，整个处理器几乎完全禁用。甚至只有几KB的缓存记忆体保持注册状态的存储。在此模式下， L2缓存是空的不用的，供电电压下降到只有0.3 V，并且只有一小部分的处理器为了唤醒功能仍然活动。该处理器可以在大约100微秒进入C6的模式，很显然这速度很快。不过针对不同型号的处理器，这种电源模式的支持又有所不同，针对Netbook低价笔记本的Atom N270电源管理模式支持C0到C4状态。针对Nettop低价台式机的Atom 230电源管理模式仅支持C0和C1。
Atom全新的待机模式
Atom全新的待机模式
Atom引进了一个新的待机模式C6。C模式可以设置（0到6）低功耗状态，数字越高CPU消耗越少。在C6模式下，整个处理器几乎完全禁用。甚至只有几KB的缓存记忆体保持注册状态的存储。在此模式下， L2缓存是空的不用的，供电电压下降到只有0.3 V，并且只有一小部分的处理器为了唤醒功能仍然活动。该处理器可以在大约100微秒进入C6的模式，很显然这速度很快。不过针对不同型号的处理器，这种电源模式的支持又有所不同，针对Netbook低价笔记本的Atom N270电源管理模式支持C0到C4状态。针对Nettop低价台式机的Atom 230电源管理模式仅支持C0和C1。
５.非对称一级缓存
从前文的核心架构的图解便可看出，Atom拥有结构不对称的一级缓存。在总计56K的一级缓存中数据占了24KB而指令拥有32KB。Atom采用了8个晶体管一位(Bit)的SRAM缓存设计，相对Core2 CPU的6个晶体管一位，较大面积的SRAM Cell耗电量跟所需运行电压都较低。这样一来，前者虽然耗费更多的芯片面积，但却有着更低的功耗。
从前文的核心架构的图解便可看出，Atom拥有结构不对称的一级缓存。在总计56K的一级缓存中数据占了24KB而指令拥有32KB。Atom采用了8个晶体管一位(Bit)的SRAM缓存设计，相对Core2 CPU的6个晶体管一位，较大面积的SRAM Cell耗电量跟所需运行电压都较低。这样一来，前者虽然耗费更多的芯片面积，但却有着更低的功耗。