三星GALAXY SII HD硬件的提升也是非常明显的，GALAXY SII采用的是自家的Exynos 4210处理器，而今天这款GALAXY SII HD采用的是高通旗下知名的Snapdragon MSM8x60系列处理器，型号为MSM8660，它与此前火热的小米手机采用的MSM8260属一个系列，性能方面基本相同，只是网络方面MSM8660支持更为高端的LTE网络。
高通Snapdragon MSM8660是世界首款1.5GHz移动异步双核，属于高通S3系列处理器，采用45纳米工艺，单核处理速度最高可达1.5GHz，并集成了Adreno 220 GPU，支持Open GLES 2.0和Open VG 1.1的3D/2D加速引擎，支持1080p视频，采用了高通独有的Scorpion CPU异步双核设计，每个内核可以在不同的频率和不同的电压下运行，以较低的功率实现超高的性能。
内存方面，三星GALAXY SII HD拥有着1GB高容量RAM（运行内存），可以保证整机的流畅运行，还具备了16GB ROM（大容量存储，可用空间14.9GB），最高支持32GB microSD卡。
我们使用老牌Quadrant Advanced跑分软件对其进行跑分后发现，它可以轻轻松松跑到接近4000分的成绩（只有一次超过了4000分），此成绩已经达到了目前较高水准，不过相比于GALAXY SII采用的三星自家Exynos 4210处理器（1.2GHz）还是有一定差距，后者可以轻轻松松跑到4500分的成绩。
使用流行的安兔兔（antutu）基准测试软件跑分三星GALAXY SII HD也达到了6380分的成绩，与采用同系列处理器的小米手机相比，前者的跑分略高于后者。而使用测试软件让三星GALAXY SII HD的CPU、内存全负荷下运行15分钟后温度为37摄氏度，可以接受，摩托罗拉里程碑3（ME863）相同环境下运行15分钟温度高达43摄氏度。
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