Pour revenir au problème, je pense qu'il faudrait déjà isoler le problème. Le CPU est bouffé par mysqld, OK, mais sous quels conditions ? Quelles sont les commandes exécutées ?
Passer de MyISAM vers du InnoDB n'était pas forcément la meilleure des solutions, pour le peu que je comprend de ton problème c'est beaucoup d'insertion et de lecture : MyISAM aurait mieux fait l'affaire que InnoDB, à partir du moment où tu n'as pas besoin des fonctionnalités d'InnoDB
Après je ne suis pas un expert MySQL, mais disons qu'il devrait exister des pistes pour décomposer ce que fais ce fameux process, à l'instar de ce que permet Oracle ou SQL Server : bien dissocier la charge CPU entre ton application (tes fameux INSERT et SELECT) et la base (écritures de log, journalisation, etc.)
En résumé : identifier et isoler les points de contusion (applicatif ? base de données ?)
Ensuite la/les solution(s) viendront d'elles-mêmes : tuning SQL, paramétrage plus fin de la base via my.cnf, upgrade hardware, paramétrage OS, etc.