Wie lauft das eigentlich mit dem CPU-Takt > 20MHz

Stichwort PLL. Der grundtakt kommt z.B. von einem 8mhz Quarz, interner 
Oszillator, usw.

Ein VCO generiert den Takt und die Phase des Takts wird nach einem 
genauen niderigeren Takt nachgeregelt. So erhält man eine hohe genaue 
Frequenz ohne hofrequenten Quarz. Eben das PLL-Prinzip.

Nein, dafür gibt es eine PLL.

Die macht aus z.B. 8MHz Quarz dann mit einem Multiplikator 336MHz und 
mit einem Divisor dann 168MHz CPU Takt (STM32F4xx).
Der STM32F4xx hat sogar mehrere PLL drin um z.B. auch den USB Takt zu 
erzeugen und für die I2S Schnittstelle, da diese jeweils andere 
Taktraten benötigen und nicht mit dem CPU Takt kompatibel sind.

Schlussendlich benötigt man für einen CPU Takt 2 Zahlen, einen 
Multiplikator und einen Divisor:
8MHz * 42 = 336Mhz / 2 = 168MHz
Und das war's.