最適化は、Synergistic Processing Unit (SPU) のインストラクションレベル、自動SIMD化、共有メモリモデルの自動並列化の3レベルがある。SPUのインストラクションレベルでは、ハードウエアで分岐予測を持たないので、分岐ヒント命令を少なくとも分岐の11サイクル前に自動的にスケジュールする。共有メモリモデルの自動並列化は、OpenMPで記述された1つのソースからPPEとSPEに自動分割する。SPEにおいては、コードは自動分割され、規則的なデータは共有メモリとローカルストア間のDMA命令に自動生成され、不規則なデータはソフトウエアキャシュにより処理される。ソフトウエアキャッシュ（4 way set 連想メモリ）は、SIMD命令で実行される。
各SPEは、input stream からの入力データに対してカーネル関数を実行し、その結果をoutput stream に送る。これは、シリアルまたは並列パイプラインを容易に実現する。このモデルは、データができるだけ長くローカルストアに存在するので効率がよい。
PPEがシステムメモリ上のジョブ・キューを管理し、複数のSPEにジョブを割り当てて管理する。ジョブ・キューからジョブをDMAコントローラを介してローカルストアに読み込む mini kernel が各SPE上で走り、ジョブを実行した結果をシステムメモリに返し、PPEと同期を取る。
CellのSPEは通常のマルチプロセッサと異なり各SPEが独立したメモリ空間を持ち、また分岐予測などのハードウェア機構を持たないため、その性能を十分に引き出すにはそれに合わせたプログラミングモデルを採用する必要がある。Cellの開発者たちは次のようなモデルを提案している。
2005年現在はコアが9個（PPE×1+SPE×8）搭載されているが、これはCell Broadband Engine アーキテクチャと呼ばれる規格化された拡張可能なアーキテクチャの一実装形態であり、これを1PEとした4PE（PPE×4+SPE×32）など多様な構成を取り得る。Cell Broadband Engineアーキテクチャ仕様書ではPPEとSPEがそれぞれ一つ以上が含まれる事を要求している。さらにIIC、EIBがそれぞれ一つ含まれる事を要求している。東芝が2007年9月に発表したCellベースのメディアプロセッサ「SpursEngine」は、SPEを4個とMPEG-2、H.264のエンコード・デコード回路を搭載し、動作周波数もCellより低い1.5GHz駆動(10W台)という構成である。
以下のように、polyline.protoファイルを作成する。option java_package = "com.example";option java_outer_classname = "PolyLineProtos";// 点message Point {  required int32 x = 1;  required int32 y = 2;  optional string label = 3;}// 線分message Line {  required Point start = 1;  required Point end = 2;  optional string label = 3;}// 多角形message PolyLine {  repeated Point point = 1;  optional string label = 2;}Pointメッセージは2つの必須フィールドxとyを定義している。labelフィールドはオプションである。それぞれのフィールドはタグ番号を持っている。このタグ番号はイコール記号「=」の後で定義される。(例: xはタグ番号 1 を持つ)。タグ番号は1以上の自然数であり、タグ番号でフィールドを識別するため、重複なく必ず指定しないといけない。LineおよびPolylineメッセージは Protocol Buffersによる入れ子メッセージの例であり、どちらもPointを用いている。PolyLineは繰り返しフィールドpointを持ち、ベクトルとして扱う。メッセージのフィールドにはrequired、optional、repeatedのどれかが指定可能。また、値の型としては、各種プリミティブ型の整数や浮動小数点数、bool、string、bytesを指定可能。optionalはデフォルト値を指定可能。repeatedはJavaではjava.util.Listになる。この後、これ protocによりコンパイルし、PolyLineProtos.javaやpolyline.pb.hなどが生成される。Javaの場合は、以下のように利用することができる。import com.example.PolyLineProtos.Point;import com.example.PolyLineProtos.Line;import com.example.PolyLineProtos.PolyLine;Point start = Point.newBuilder().setX(10).setY(20).build();Point end = Point.newBuilder().setX(30).setY(40).build();Line line1 = Line.newBuilder().setStart(start).setEnd(end).setLabel("LINE1").build();byte[] bytes = line1.toByteArray();Line line2 = Line.parseFrom(bytes);PolyLine.Builder polyLineBuilder = PolyLine.newBuilder();for (int i = 0; i < 5; i++) {    polyLineBuilder.addPoint(Point.newBuilder().setX(i).setY(i));}PolyLine polyLine = polyLineBuilder.build();C++の場合は、以下のように利用することができる。#include "polyline.pb.h"  // 'protoc polyline.proto'のコマンドラインからの呼び出しにより自動生成されるLine* createNewLine(const std::string& name) {  Line* line = new Line;  line->mutable_start()->set_x(10);  line->mutable_start()->set_y(20);  line->mutable_end()->set_x(30);  line->mutable_end()->set_y(40);  line->set_label(name);  return line;}PolyLine* createNewPolyline() {  PolyLine* polyline = new PolyLine;  Point* point1 = polyline->add_point();  point1->set_x(10);  point1->set_y(10);  Point* point2 = polyline->add_point();  point2->set_x(10);  point2->set_y(10);  return polyline;}