iPhone 3GS はCortexA8コア

クロックだけではなくキャッシュなども増えた新世代のARM Cortex A8 コア、OpenGL ES 2.0に対応した(つまり初代/3Gとは非互換の高度な表現も可能な) PowerVR SGX グラフィックコア、そしてiPhone 3Gより2倍多いRAMといった推測はやはり正しかったようです。

ARM Cortex A8 コアだそうです。
Thumb2命令が使えるけど、そうすると下位互換性がなくなるな。