Per aumentare la velocità del core del processore senza modificare la frequenza di clock, si fa in modo che la CPU possa eseguire più operazioni simultaneamente. Più precisamente, si eseguono più thread simultaneamente. Possiamo considerare un thread come una porzione di un processo. I programmi, infatti, possono essere suddivisi in processi e questi a loro volta in singoli thread. Ogni processo è composto da almeno un thread.
I processi normalmente vengono eseguiti in modo sequenziale, vale a dire un processo dopo l’altro. Ciò, tuttavia, non è ottimale, poiché in tal modo le operazioni di una certa durata bloccano l’hardware. Se un altro processo deve essere eseguito, infatti, dovrà attendere finché l’hardware sarà pronto. Nel caso del multithreading vengono, invece, eseguiti molti thread simultaneamente. Ciò è tuttavia vero solo relativamente. Un’effettiva simultaneità, infatti, può essere garantita solo raramente, ma è comunque perseguibile.
Anche con questa quasi simultaneità siriesce a ottenere un efficace incremento di rendimento; il sistema, inoltre, organizza e calcola i thread in modo così intelligente ed efficiente che gli utenti hanno effettivamente la percezione di un’esecuzione simultanea. Naturalmente questo tipo di simultaneità non può essere scambiato con le possibilità offerte dalla CPU multicore. Se il sistema è dotato di diversi microprocessori, saranno eseguiti anche diversi processi contemporaneamente.
Affinché il multithreading possa essere impiegato con la massima efficacia, il software deve essere predisposto per tale azione. Se gli sviluppatori non suddividono i loro programmi in diversi thread (o non ne hanno la possibilità), la tecnologia non potrà funzionare. I “gamer” appassionati di giochi, ad esempio, si sono spesso accorti che con un multithreading attivato si verifica piuttosto un calo delle prestazioni. I videogiochi al computer non hanno pertanto potenzialità sinergiche con questa tecnica. Il tentativo del sistema di eseguire più thread simultaneamente diventa in tal caso controproducente.