Mi sembra di aver capito che non tutte le librerie di php supportano il multithread, per questo è quasi un obbligo utilizzare il prefork di apache, ti risulta?
Ti suggerisco di leggere questa pagina:

http://www.iis-aid.com/articles/my_w..._safe_binaries

Ma con i dual core anche i thread vengono suddivisi tra i processori se imposto apache come worker?
Il carico viene bilanciato dal processore sia che si tratti di processi che di thread.