近几年来，智能移动终端和新一代移动网络的普及给视频应用提供了广阔的空间。但是，相对于日渐庞大的视频业务需求，网络资源是极其有限的。为此，学术界和产业界投入了大量的精力进行视频压缩编码技术的研究，H.264视频编码标准便是其成果之一。H.264采用了众多先进的编码技术，极大的超越了以往标准的性能，其一经推出，便受到了广泛的关注。但H.264卓越的编码性能是以计算量的大幅提升为代价的，如何高效、经济的实现H.264编码器成为了其应用研究的关键问题。传统的通用CPU和DSP的顺序执行结构已难以满足高分辨率实时编码的需求，采用专用硬件实现H.264编码器成为了必然。SOPC兼顾了SOC和FPGA两者的特点，具有高效和低成本的优势，是实现H.264编码系统的研究热点，本文正是以此为基础展开研究。本文首先从H.264标准入手，深入的研究了H.264的编码架构和编码算法的特性。其后，根据研究分析的结果，对其SOPC实现方式进行了研究，主要包括软硬件协同编码的机制，软硬件实现的划分、软硬件高效接口的设计。随后，通过移植基于PC平台的X.264开源编码器以及设计相应的文件传输程序，实现了视频压缩编码SOPC的软件部分。接下来，为了完善系统主控制器软核RISC MicroBlaze的功能，提升X.264中双精度浮点运算在MicroBlaze中的执行速度，本文设计实现了MicroBlaze的双精度浮点运算单元，并将其驱动接口添加至编译器自动调用的底层浮点运算库中，使该单元紧密耦合至MicroBlaze中，测试结果表明，经扩展的MicroBlaze降低了双精度浮点运算的时间消耗。最后，根据H.264宏块级编码算法的特点，本文设计了H.264硬件编码IP核并提取了计算复杂度、数据相关性较高的帧内编码回路进行了实现，其主要包括全模式并行的帧内预测和Lagrangian模式选择模块，全子块像素并行的变换量化、反变换反量化和重建模块，仿真结果表明，本文设计的并行帧内编码架构及各功能模块能够极大的提高相关算法的执行速度，一部分模块的资源消耗和整体编码性能优于现有的相关工作，并具有满足高清实时编码的能力。