Para la emulación, mame no usa la gpu.
Con un core2duo mueve los 2d y algunos 3d.
Con un i5 de 4ª generación mueve casi todos los 3d.
No es solo la frecuencia. Uno a 2,7 antiguo se queda corto en juegos 3d. Además hay otros emuladores para máquinas específicas, como la placa Naomi (demul,..) o las modernas basadas en pc (teknoparrot).
Los filtros hlsl intentan imitar un crt. Al usar uno, no creo que te hagan falta. De todos modos, una que usa openGL 4.5 es bastante moderna y puede.
Una gt710 se queda corta, una 1030 los usa sin problemas.