随着集成电路发展进入新的阶段,市场转向体积更小、功耗更低、成本更低、性能更高的片上系统(SOC)发展方向。SOC技术着眼于整个系统的功能和性能,采用软硬件协同设计技术和验证方法,利用IP复用及深亚微米技术,在单一芯片上实现复杂的系统功能。它能极大提高系统性能、减小功耗、降低系统成本,是未来信息产业的发展趋势。PowerPC体系结构是一种精减指令集计算机( Reduced Instruction Set Computer,RISC)体系结构。本文研究了Xilinx公司Virtex-5 FXT系列FPGA中的硬核——嵌入式PowerPC处理器模块。参考该模块的处理器、总线、仲裁器等各部分的互连结构,构建并实现了基于PowerPC的SOC系统。在此基础上开发了测试软件,并通过AC-3音频5.1声道实时解码在FPGA开发板上完成了系统原型验证。在原型验证之后,对该SOC系统中最关键的PowerPC处理器进行了后端设计,包括将硬件描述语言逻辑综合、布局布线以及对布线结果的分析。如果有需要对系统进行裁剪、扩展并通过ASIC方式实现,该后端设计可以作为性能评估的一部分。本文主要完成的工作包括:1.分析了用PowerPC处理器搭建的SOC平台的架构,并在此基础上对其子模块的设计与实现进行了研究。2.搭建了包括地址映射、基础软件例程、系统初始化汇编程序和系统C语言在内的系统软件平台。3.基于Altera的FPGA开发板,对本文构建的以PowerPC为核心的SOC系统进行原型验证。实验结果表明:该系统能够在Stratix II FPGA中实现,以40MHz的时钟频率完成AC-3音频5.1声道实时解码。4.完成了对PowerPC处理器从硬件描述语言的综合与分析到布局布线的后端设计工作,并对布线后的版图进行了电源网络分析以及功耗分析,为进一步研究打下了基础。