所有这些解决方案功能都会额外增加处理器的负担。为了成功实现提供可接受的语音质量和性能的VoIP设备，开发人员必须使用能够处理大量并发实时操作的架构。这样的系统至少需要处理4或5个并发数据流：WAN连接，一般是宽带接口;LAN接口，如单个PC连接，或3到5个端口的以太网连接;至少2个语音通道;当时可能在用也可能不在用的可选WLAN接口。
为了使单个芯片支持所有这些处理功能，开发人员往往采用以硬件形式集成了许多相关VoIP组件的系统级芯片(SoC)处理器。这种处理器通过合理组合集成组件来控制成本，包括以太网连接、TDM接口、存储器和基于硬件的特殊任务加速器。这些处理器必须能够正确处理数据路由和应用层功能，并使数据移动不成为过重的负担而导致瓶颈问题，从而影响对时间敏感的其它语音处理功能。
由于VoIP系统的分割处理特性，集成了RISC和DSP处理资源的双处理器方案可以提供最优的架构，用来最有效地实现一个可靠的VoIP系统所要求的众多组件。在专门设计处理这些任务的架构上实现每个任务可以降低系统复杂性，并缩短开发时间。
一般来说，在RISC处理上执行语音编码器的内核算法的指令数约是DSP上执行指令数的3倍，保守地估计周期数大体上至少相当于2倍。例如仅采用RISC架构的SoC要求处理器能够执行所有的VoIP组件，包括通话、网络协议和路由器功能以外的语音处理操作，还要处理来自执行错误架构上的某些组件导致的2倍以上的低效任务。这种处理器需要频率非常高的工作时钟，从而导致更高的成本和发热量。另外，需要特别注意对整个系统功能的规模调整，因为额外的处理容量成本非高，而且如果是最新推出的处理器甚至不可能实现。即使满足了容量要求，也必定要牺牲一定的性能或语音质量。
与只是RISC的架构或双RISC、多线程架构相比，使用双处理器架构划分跨越两个处理器的系统后不仅可以均衡处理负载，还能显著降低每个处理器需要的时钟频率。因为功耗正比于频率的平方，因此还能实质性地减轻功耗和散热问题。另外，由于双处理器是独立的，它们可以工作在不同的时钟频率，因此能够以最低的成本最大化语音和数据处理性能。根据发展规划，双处理器还可以在速度、性能和功能等方面做进一步优化，从而高效地实现从基本的网关到具有先进安全性的完整防火墙和路由器等功能。
然而，时钟频率和周期效率只是其中的两大关键性能指标。如果没有流经处理器的高效数据，那么大量的数据移动将形成性能瓶颈，有可能将语音质量劣化到不能接受的程度。可以采用直接存储器访问(DMA)机制，将处理器移出数据搬移的关键路径，从而使数据到处理器之间的发送和存储无需耗用CPU资源。例如，当DSP完成数据块的处理后，DMA就可以将数据移到存储器等候其它设备的访问，这一过程无需耗用一个DSP执行周期。弥补DMA效率的是高速内部交换、宽的总线带宽、数据突发功能以及无需CPU持续监视而实现直接数据移动和处理的智能外设，从而达到最大化整体系统性能、降低时延、减少抖动效应，提高语音质量的目的。利用这种方式，双处理器中每个处理器都无需管理数据流，可以专注于执行它们最擅长的处理、命令和控制功能。其它重要的数据移动技术包括：
1. 内部总线交换
纵横交叉(Cross-bar)功能可以有效避免拥塞效应，减少数据移动冲突，允许多个数据流同时流动，并允许并发的控制寄存器访问。交换功能使任意两个外设之间的数据移动无需RISC或DSP内核的参与。
2. 处理器缓存大小调整
指令和数据缓存可以根据特定的应用处理和业务要求进行优化。缓存以与处理器相同的速度运行可以有效减少引起处理器宕机的外部存储器存取次数，从而提高系统总体性能。
3. 外部存储器接口
一个高效的处理器如果馈入数据的速度跟不上使用数据的速度就容易宕机。存储器访问效率取决于总线带宽、时钟速度和段交错操作(bank-interleaving)。当结合使用优化的软件时，性能效率最多时可以提高40%。
4. 外设配置
专用外设经过配置可以在初始化后无需直接的RISC或DSP支持。结合分布式DMA控制和数据突发操作，可以最大化外设效率，从而无需RISC或DSP的干预就能执行特定的任务。
