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  CPU的時脈頻率通常是由晶體振盪器的頻率決定的。首臺商業PC,Altair 8800(由MITS製造)使用了一個時脈頻率為2MHz(200萬次/秒)的Intel 8080 CPU。第一臺IBM PC的時脈頻率是4.77MHz(4,772,727次/秒)。1995年,Intel's Pentium 晶片達到了100 MHz (1億次/秒),到了2002年,最快的CPU:Intel Pentium 4 達到了3GHz(三十億次/秒,相當於每個週期3.3*10秒)  對某些CPU來說,將時脈頻率降低一半(降頻),一般來說效能也將降低一半,同時此CPU產生的熱量也將減少到原來的一半  與此相對的,有些人試圖提高CPU效能,為此他們嘗試讓CPU執行在一個較高的時脈頻率上(超頻)。對他們來說他們的超頻行為可能會很快受到下面一條或者兩條條件的限制:  工程師一直在尋找新的方法來設計CPU,使它們效能提高,耗能減少,減少限制條件的影響,使新的CPU能執行在更高的時脈頻率上。最終限制條件可能由可逆計算解決,雖然可逆計算還沒有得到應用。  同時人們也在尋找另一種新方法來設計CPU,使新CPU與老CPU執行在相同甚至更低的時脈頻率,但是新CPU將擁有在每個時鐘週期執行更多指令的能力(另見摩爾定律)。

  時脈頻率是比較在同一家族內的晶片效能的唯一方法。例如,一臺PC機配備了50MHz的Intel 486 CPU的計算機,它的效能大約是擁有同樣記憶體、顯示裝置和CPU但CPU執行在25MHz的另一臺計算機的兩倍,而如果是一臺執行在相同時脈頻率的MIPS R4000計算機就不能這樣直接比較了,因為它們的處理器、功能和架構是不同的。此外,在比較計算機整體效能的時候還需要考慮很多因素,例如前端匯流排("front side bus",FSB),記憶體的時脈頻率,CPU通用暫存器的資料寬度和機器的一級、二級快取等。  時脈頻率不應該被應用在不同計算機或者不同類處理器家族的比較中。而是應該以軟體基準測試的結果作為比較的標準。僅僅考慮時脈頻率會讓人產生誤解,因為不同的處理器在一個週期內能完成的工作是不一樣的。例如,精簡指令集(RISC)處理器的指令要比複雜指令集(CISC)的簡單(但是時脈頻率要高)、超標量處理機可以在一個週期內執行多條指令,但是它一個週期沒有完成多條指令的情況也不少見。此外除去時脈頻率,低標量和並行度都影響了計算機的效能。

  在20世紀90年代初期,大多數電腦公司宣傳他們的電腦效能主要提及CPU的時脈頻率。這導致了各種各樣的營銷手段,比如說蘋果電腦公司決定生產銷售時脈頻率110MHz的Power Macintosh 8100/110,因此蘋果公司可以宣傳這臺機器是執行速度最快的--因為當時Intel最快的處理器執行在100MHz。但是這是毫無意義的,因為 PowerPC 和 Pentium 處理器的架構完全不同。  在2000年以後,Intel 的老對手,AMD公司使用型號取代頻率來推廣它的處理器,因為當時Intel的Pentium 4處理器雖然擁有較高頻率、但效能卻輸給相同時脈的其他x86處理器。這個趨勢試圖降低“兆赫神話”的影響,因CPU的時脈並不能表現出CPU的全部效能。2004年, Intel 公司宣佈它也將型號代替頻率進行命名,可能是因為消費者將Pentium M移動處理器(它的頻率大致相當於 Pentium 4的一半)與 Pentium 4 相混淆了。截至2007年,CPU效能的提高主要通過流水線,指令集和多核心技術的創新來實現,而不是時脈頻率的提高(時脈頻率的提高受到了CPU功耗下降的限制)。
時脈頻率(又譯:時脈速度,英語:clock rate)是指同步電路中時鐘的基礎頻率,它以“每秒時鐘週期”(clock cycles per second)來度量,量度單位採用SI單位赫茲(Hz)。例如,來自晶振的基準頻率通常等於一個固定的正弦波形,則時脈頻率就是這個基準頻率,電子電路會為數位電子裝置將它轉化成對應的脈衝方波。需要補充一點的是,“速度”作為向量不應與標量“頻率”相混淆,所以使用“時鐘速度”來描述這個概念是用詞不當的。