器件的集成规模提出了更高的要求。为了更好地执行更复杂的任务，一些单片系统采用了多个处理器核心。
基本架构.典型的单片系统具有以下部分：数据的流动主要借助了系统中的I/O总线，例如安谋国际科技公司的高级微控制器总线架构。采用DMA控制器，则可以使得外部数据直接被传送到存储器，无需经过中央处理器，这可以大大改善数据吞吐的效率。
设计流程.一个完整单片系统由硬件和软件两部分组成，其中软件用于控制硬件部分的控制器、微处理器或数字信号处理器核心以及外部设备和接口