Supongo que ya lo sabes, pero puedes encontrar información sobre esto buscando en google sobre la "TRUSTY" Xbox. Es una ampliación que se hizo bastante famosa, que consistía en cambiarle el procesador (como tú quieres hacer) además de otras ampliaciones como subir la memoria RAM a 128 MB.
Respecto a la utilidad de un procesador mejor: en juegos oficiales no es ninguna ventaja (incluso en algún caso quizá podría darte algún problema). Donde podrías encontrar algunas ventajas es en el homebrew, por ejemplo en determinados emuladores que van mal en una Xbox normal. Por ejemplo, los emuladores de Sega Saturn y de 3d0 te funcionarán mejor en una Xbox modificada con un procesador mejor, que en una Xbox "normal".