Le Pentium-M possède deux mécanismes de très bas niveau visant à améliorer l'efficacité des unités de calcul. Dans un fonctionnement classique, les instructions traitées par le processeur sont décodées en une série de micro-instructions, elles-même traitées individuellement par les différentes unités de calcul spécialisées. Prenons par exemple l'instruction suivante :

add eax,[value]

Cette instruction très simple ajoute au registre eax le contenu de la variable mémoire "value". Derrière cette instruction se cachent en réalité deux opérations :

load reg0,[memory]
add reg1,reg0


L'innovation apportée par le Pentium-M réside dans sa capacité à "fusionner" ces deux micro-opérations en une seule, qui pourra ainsi être traitée en une seule étape. Le Pentium-M verra donc, à la place des deux opérations précédentes :

add reg1,[memory]

Ce système permet ainsi de réduire le nombre d'opérations élémentaires nécessaires pour le traitement de certaines instructions, ce qui, selon Intel, réduit le nombre total de micro-opérations traitées par les unités de calcul d'en moyenne 10% (ce qui correspond à peu près à une accélération de 10% du temps de calcul). Ce système porte le nom de Fusion.

Une autre optimisation de bas niveau présente dans le Pentium-M concerne la gestion de la pile (stack) dans les programmes. La pile est un zone mémoire destinée à stocker les paramètres lors de l'appel de sous-parties d'un programme. Le traitement de la pile est particulièrement gourmand en micro-opérations, car il nécessite de nombreuses opérations de chargement (depuis et vers la pile), ainsi que des opérations de déplacement dans la pile.

Les opérations nécessaires à la gestion de la pile ne sont plus ici traitées par les unités génériques de traitement des instructions, mais par une unité exclusivement dédiée à cette tâche, et qui porte justement le nom de Dedicated Stack Manager. Cette unité permet, toujours selon Intel, de réduire de 5% le nombre de micro-opérations traitées par le pipeline.

Au final, ces améliorations apportées au noyau du Pentium !!! permettent au Pentium-M de se montrer plus efficace que ce dernier. L'effet immédiat d'une efficacité supérieure est bien sûr une plus grande vitesse de traitement, mais également - et c'est là un des buts recherchés par les ingénieurs d'Intel - une réduction de la consommation ! Un processeur plus efficace travaille moins, donc consomme moins.