SOPC（System On Programmable Chip，可編程的片上系統(tǒng)）是 Altera 公司提出來的一種靈活、高效的 SOC 解決方案。它將處理器、存儲器、I/O 口、LVDS、CDR 等系統(tǒng)設計需要的功能模塊集成到一個可編程器件上，構成一個可編程的片上系統(tǒng)。

　　現(xiàn)今，可將 SOPC 視為是基于 FPGA 解決方案的 SOC。與 ASIC 的 SOC 解決方案相比， SOPC 系統(tǒng)及其開發(fā)技術具有更多的特色，也有多種途徑可構成 SOPC 方案。

　　基于 FPGA 嵌入 IP 硬核的 SOPC 系統(tǒng)是指在 FPGA 中預先植入處理器。目前最常用的嵌入式處理器大多是采用含有 ARM32 位知識產(chǎn)權處理器核的器件。為了達到通用性，必須為常規(guī)的嵌入式處理器集成諸多通用和專用的接口，但這樣無疑會增加芯片的成本和功耗。 如果將 ARM 或其他處理器核以硬核方式植入 FPGA 中，利用 FPGA 的可編程邏輯資源，按照系統(tǒng)功能需求來添加接口功能模塊，既能實現(xiàn)目標系統(tǒng)功能，又能降低系統(tǒng)的成本和功耗。 這樣就使得 FPGA 靈活的硬件設計與處理器的強大軟件功能有機地結合在一起，高效地實現(xiàn) SOPC 系統(tǒng)。

　　將 IP 硬核直接植入 FPGA 的解決方案存在以下不足：

　　（1）由于此類硬核多來自第三方公司，F(xiàn)PGA 廠商通常無法直接控制其知識產(chǎn)權費用，從而導致 FPGA 器件價格相對偏高。

　?。?）由于硬核是預先植入的，設計者無法根據(jù)實際需要改變處理器的結構，如總線規(guī)模、 接口方式、指令形式，更不可能將 FPGA 邏輯資源構成的硬件模塊以指令的形式嵌入硬件加速模塊（如 DSP）。

　　3）無法根據(jù)實際設計需要在同一 FPGA 中集成多個處理器。

　?。?）無法根據(jù)需要裁剪處理器硬件資源以降低 FPGA 成本。

　?。?）只能在特定的 FGPA 中使用硬核嵌入式處理器。

　　如果利用軟核處理器，就能有效地彌補上述不足。目前最有代表性的軟核處理器分別是 Altera 公司的 Nios II 核，以及 Xilinx 公司的 MicroBlaze 核。特別是 Nios II 核，能很好的解決上述五方面問題。

　　Altera 的 Nios II 核是用戶可隨意配置和構建的 32 位嵌入式處理器 IP 核，釆用 Avalon 總線結構通信接口；包含由 First Silicon Solution（FS2）開發(fā)的基于 JTAG 的片內(nèi)設備（OCI） 內(nèi)核（這為開發(fā)者提供了強大的調(diào)試功能）。在把 Nios II 植入 FPGA 前，用戶可以根據(jù)設計要求，利用 Quartus II 和 Qsys，對 Nios II 及其外圍設備進行構建，使該嵌入式系統(tǒng)在硬件結構、功能特點、資源占用等方面全面滿足用戶系統(tǒng)設計的要求。Nios II 核在同一 FPGA 中的植入數(shù)量沒有限制，只要 FPGA 資源足夠即可。

　　另外，在開發(fā)工具的完備性方面，Nios II 具有很大的優(yōu)勢。Altera 不僅提供了強大的 HAL 系統(tǒng)庫支持，還提供了嵌入式操作系統(tǒng)和 TCP/IP 協(xié)議棧的支持。就成本而言，由于 Nios II 是由 Altera 公司直接提供而非第三方廠商產(chǎn)品，故用戶通常無須支付知識產(chǎn)權費用，Nios II 的使用費用僅僅是其占用的 FPGA 邏輯資源的費用。因此，用戶選用的 FPGA 越便宜，則 Nios II 的使用費就越低。特別值得一提的是，通過 Matlab 和 DSP Builder，用戶可以為 Nios II 處理器設計各類硬件數(shù)字處理器，并以指令的形式加入 Nios II 的指令集。例如，用戶可以根據(jù)設計項目的具體要求，隨心所欲地構建自己的 DSP 處理器系統(tǒng)，而不必拘泥于其他 DSP 公司已上市的有限款式的 DSP 處理器。