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高性能CABAC解码器VLSI设计与实现

高性能CABAC解码器VLSI设计与实现

作者：胡学权合肥工业大学

学位级别：硕士

基于上下文自适应二进制算术编码(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding, CABAC)是H.264/AVC两种可选的熵编码方案之一。相对于另一种熵编码——上下文自适应变长编码(Context-based Adaptive Variable Length Coding, CAVLC),CABAC具有更高的编码效率:在相同画面质量下,CABAC比CAVLC压缩效率提高10%-15%。另一方面,CABAC压缩效率的提高是以高复杂性为代价,若用软件进行实时解码,需要CPU具备较高的运行频率,动辄上G。因此,CABAC多以硬件加速来实现。但是,由于CABAC算法复杂,依存度较高,实现高效的CABAC硬件解码器需要克服许多挑战。本文研究了CABAC解码器原型芯片的设计与实现方法,主要贡献如下: (1)优化CABAC解码器电路面积。根据分析CABAC解码流程,提出一种新型上下文索引生成电路,将非残差部分的上下文增量单独设置成一个表,而上下文索引偏移量大部分是由逻辑电路生成,上下文索引查找表缩小到768bits,大大减小了查找表面积。 (2)优化CABAC解码速率。利用电路冗余结构和电路并行性特点,将上下文索引生成模块和上下文模型存储器分别拆分成两个部分,并将概率存储器复制一份,使部分语法元素的解码能够实现流水操作,减少了流水暂停概率,提高了解码速率。利用旁路解码的特点进行旁路加速解码,在必要的时候能够每个周期解码2个旁路位或者一个规则位和一个旁路位,从而进一步提高解码器的解码速率。采用简洁的首一检测逻辑电路达到一个周期完成归一化目的。采用单一桶式移位寄存器达到连续读取变长码流功能。用标准测试码流对其进行软件仿真,仿真结果显示CABAC解码速度达到1.75cycle/bit。用一个常规CABAC解码器(采用单一的上下文指针生成电路,无流水)与优化后的解码器在性能和面积上做比较。结果显示所提构架在面积增加9.3%的情况下得到2倍的解码速度。 (3)设计实现CABAC解码器原型芯片。在FPGA上设计实现了CABAC解码器原型芯片,采用Verilog语言对所提构架进行硬件实现,用EDA软件对其进行仿真,在FPGA上验证其功能,用EDA综合工具对其进行逻辑综合。本解码器被并整合到一个完整的H.264解码器中,并在FPGA原型上进行设计实现。实验结果表明,解码器最大频率达100MHz,平均解码速率达1.75 Cycle/Bin,能够满足HD1080i格式的视频的实时解码要求。在0.25微米工艺下设计实现了VLSI芯片。本解码器综合后面积为1616667.5um2,最高运行频率达到166.7MHz,当时钟为100M时动态功耗为23.8987mW,静态功耗为738.5497mW。

关键词： H.264/AVC CABAC 解码器 VLSI 冗余结构

动物形态学系列课程理论实践一体化教学模式探讨

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安徽农业科学 2022年第8期50卷 277-278,282页

作者：徐彬刘立龙刘鹏邢晓旭计红胡学权谢颖颖原东伟张旭黑龙江八一农垦大学动物科技学院黑龙江大庆163000 四川省依安县第四中学黑龙江依安161500 黑龙江八一农垦大学高教研究与教学质量评估中心黑龙江大庆163000

理论实践一体化教学模式是一种促进理论学习和实践训练有机融合的教学模式,是实现学生实践能力和专业素养提升的有效途径。在新农科建设和应用型本科示范高校建设的背景下,以学生实践能力培养为核心,开展理论实践一体化教学模式的改革... 详细信息

理论实践一体化教学模式是一种促进理论学习和实践训练有机融合的教学模式,是实现学生实践能力和专业素养提升的有效途径。在新农科建设和应用型本科示范高校建设的背景下,以学生实践能力培养为核心,开展理论实践一体化教学模式的改革与实践,以期提高应用型人才培养目标达成度和社会满意度。

关键词：动物形态学理论实践一体化动物医学专业教学质量职业素养

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带着梦想干实事

社区 2017年第28期 56-57页

作者：胡学权陈晨

如果把国家比作人体，中央无疑是心脏、大脑，基层则是遍布全身各处的毛细血管，基层工作纷繁复杂，郑全红作为河北省廊坊市广阳区吉兴社区党支部书记就承担了这份“微循环”的工作。“带着梦想干实事”是郑全红投身社区十四年来一直秉... 详细信息

如果把国家比作人体，中央无疑是心脏、大脑，基层则是遍布全身各处的毛细血管，基层工作纷繁复杂，郑全红作为河北省廊坊市广阳区吉兴社区党支部书记就承担了这份“微循环”的工作。“带着梦想干实事”是郑全红投身社区十四年来一直秉承的工作理念。

关键词：实事梦想党支部书记毛细血管基层工作微循环廊坊市河北省

藏绵羊子宫内膜炎主要致病菌多重PCR检测方法的建立与评价

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生物工程学报 2020年第5期36卷 908-919页

作者：韩金辉王萌潘阳阳胡学权张兴云崔燕徐庚全王立斌余四九甘肃农业大学动物医学院甘肃省牛羊胚胎工程技术研究中心甘肃兰州730070

本研究旨在建立一种多重PCR方法检测青海藏绵羊子宫内膜炎主要的病原菌。首先,提取5种标准菌株基因组,筛选出特异性引物;然后以标准菌株的基因组为模板,建立多重PCR方法。用无菌棉拭子涂抹藏绵羊子宫,置于LB培养液中培养并编号,48 h后... 详细信息

本研究旨在建立一种多重PCR方法检测青海藏绵羊子宫内膜炎主要的病原菌。首先,提取5种标准菌株基因组,筛选出特异性引物;然后以标准菌株的基因组为模板,建立多重PCR方法。用无菌棉拭子涂抹藏绵羊子宫,置于LB培养液中培养并编号,48 h后提取样品基因组。运用单一PCR法对600份样品基因组进行检测,记录阳性样品;再挑取单一PCR法检测的阳性样品进行多重PCR检测,再次记录阳性样品,通过计算两种检测方法的符合率验证多重PCR方法;随机挑出30份阳性样品,进行病原菌分离鉴定菌种种类。单一PCR检测的样品中,无乳链球菌感染比例占47.33%,大肠杆菌占34.83%,金黄色葡萄球菌占6.5%,未检出沙门氏菌和化脓隐秘杆菌;多重PCR检测的阳性样品中,无乳链球菌感染比例占45.50%,大肠杆菌占33.50%,金黄色葡萄球菌占6.5%;两种检测结果相比较,多重PCR检测出的符合率均高于95%;分离鉴定的病原菌与两种PCR方法检测出的菌种结果基本一致。成功建立了多重PCR方法并检测出引起青海藏绵羊子宫内膜炎的主要病原菌为无乳链球菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。

关键词：藏绵羊子宫内膜炎无乳链球菌大肠杆菌金黄色葡萄球菌多重PCR

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众手培育广阳藤上“繁花”开

社区 2017年第22期 34-35页

作者：胡学权晁丹丹《社区》编辑部

河北省廊坊市广阳区积极推进“全国社区治理和服务创新实验区”建设，探索“共建共治、共享服务”的社区治理模式，各项工作稳步推进、亮点频出。

关键词：培育社区治理共享服务创新实验区治理模式稳步推进廊坊市河北省

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“内外兼修”共建和美广阳

社区 2017年第22期 32-33页

作者：胡学权晁丹丹《社区》编辑部

河北省廊坊市广阳区紧紧抓住“全国社区治理和服务创新实验区”建设契机，围绕“共建共治、共享服务”的实验主题，秉承“抓党建、挖亮点、强服务”的思路，积极调动各方资源，审时度势、不断创新，探索形成了以党组织为核心的多元联动... 详细信息

河北省廊坊市广阳区紧紧抓住“全国社区治理和服务创新实验区”建设契机，围绕“共建共治、共享服务”的实验主题，秉承“抓党建、挖亮点、强服务”的思路，积极调动各方资源，审时度势、不断创新，探索形成了以党组织为核心的多元联动治理机制、共建共治的资源整合机制和因地制宜的社区服务机制。

关键词：资源整合机制创新实验区社区治理共享服务服务机制廊坊市河北省党组织

牦牛CAV1基因克隆及其在雌性生殖系统主要器官中的表达定位

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农业生物技术学报 2020年第4期28卷 681-692页

作者：张瑞王靖雷潘阳阳王静瑜胡学权马睿崔燕余四九甘肃农业大学动物医学院/甘肃省牛羊胚胎工程技术研究中心

窖蛋白-1(Caveolin-1, CAV1)是一种与内吞作用、细胞外基质组织、胆固醇分布、细胞迁移和信号传导相关的膜蛋白。为探索正常生理条件下CAV1在雌性牦牛(Bos grunniens)生殖系统中的表达及其生理功能,本研究以牦牛不同繁殖时期(卵泡期,黄... 详细信息

窖蛋白-1(Caveolin-1, CAV1)是一种与内吞作用、细胞外基质组织、胆固醇分布、细胞迁移和信号传导相关的膜蛋白。为探索正常生理条件下CAV1在雌性牦牛(Bos grunniens)生殖系统中的表达及其生理功能,本研究以牦牛不同繁殖时期(卵泡期,黄体期和妊娠期)的子宫、卵巢和输卵管为材料,利用基因克隆、qRT-PCR、蛋白质免疫印迹(Western blot)、免疫组织化学(immunohistochemistry, IHC)等方法,对CAV1基因和蛋白的表达进行分析。结果显示,CAV1基因(GenBank No. MN127963)高度保守,牦牛CAVI基因序列与普通牛(Bos taurus)相比有差异,但其编码的氨基酸不变,牦牛CAVI基因与普通牛和绵羊(Ovis aries)亲缘性最近,与家猫(Felis catus)和家犬(Canis lupus familiaris)亲缘性最远,其编码的蛋白为稳定的疏水性膜蛋白;CAV1在雌性牦牛生殖系统主要器官中均有表达,其中卵泡期输卵管、卵巢、子宫中CAV1的表达水平显著高于黄体期、妊娠期(P学结果显示,CAV1在输卵管黏膜上皮、浆液腺,卵巢卵泡膜、卵泡颗粒层、生殖上皮、黄体细胞,子宫内膜和子宫腺体均有表达。研究结果为深入探索CAV1参与哺乳动物生殖生理调控提供了理论基础,有助于高原哺乳动物繁殖规律的研究。

关键词：牦牛窖蛋白-1(CAV1) 胞吞

胰岛素样生长因子-1(IGF-1)对小鼠卵丘细胞自噬与胞吞相关因子表达的影响

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西北农业学报 2019年第9期28卷 1394-1402页

作者：马睿潘阳阳王萌李秦何翃闳胡学权赵凌王靖雷崔燕余四九甘肃农业大学动物医学院/甘肃省牛羊胚胎工程技术研究中心

卵丘细胞的质量对卵母细胞的生长发育至关重要,其自噬和胞吞可调控细胞生长及营养运输,以应对恶劣环境对卵母细胞质量的威胁.从促排处理的小鼠输卵管膨大部收集卵丘—卵母细胞复合体(Cumulus oocyte complexes,COCs),分离卵丘细胞进行... 详细信息

卵丘细胞的质量对卵母细胞的生长发育至关重要,其自噬和胞吞可调控细胞生长及营养运输,以应对恶劣环境对卵母细胞质量的威胁.从促排处理的小鼠输卵管膨大部收集卵丘—卵母细胞复合体(Cumulus oocyte complexes,COCs),分离卵丘细胞进行体外培养,并添加0、50、100、150和200 ng/mL IGF-1处理细胞,分别提取细胞总RNA和总蛋白,实时荧光定量PCR检测各处理组Atg5、Beclin1、LC3、Cav1和Cav2 mRNA的相对表达水平.免疫荧光定位不同蛋白在细胞中的表达,并结合蛋白免疫印迹(Western-blot,WB)测定不同质量浓度IGF-1处理组Atg5、Beclin1、LC3、Cav1和Cav2的蛋白表达水平,分析IGF-1对卵丘细胞自噬和胞吞的影响.结果显示:正常培养的卵丘细胞均可表达Atg5、Beclin1、LC3、Cav1、Cav2 mRNA和蛋白,蛋白主要定位在细胞质.IGF-1可调控小鼠卵丘细胞Atg5、Beclin1、LC3、Cav1和Cav2蛋白的表达,与对照组相比,各处理组的Atg5蛋白表达量均升高;Beclin1和LC3蛋白表达量显著降低,且在100 ng/mL IGF-1处理组中最低.Cav1和Cav2蛋白在50 ng/mL和200 ng/mL处理组的表达量均显著降低,但在该质量浓度变化范围内,随着IGF-1质量浓度增大,2种蛋白的表达量不是线性降低,而是在100 ng/mL和150 ng/mL处理组表达量有回升现象.表明IGF-1可调控小鼠卵丘细胞的自噬和胞吞相关因子的表达,调控效果与IGF-1的质量浓度有关.

关键词：胰岛素样生长因子-1 自噬胞吞卵丘细胞

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脂多糖诱导哺乳期SD大鼠乳腺炎模型的建立

动物医学进展 2017年第2期38卷 46-50页

作者：解颖颖胡学权崔京春李广兴葛铭张瑞莉东北农业大学动物医学学院黑龙江哈尔滨150030 大连民族学院生命科学学院辽宁大连116600

本试验旨在建立脂多糖(LPS)诱导哺乳期SD大鼠乳腺炎病理模型,为后续治疗乳腺炎的深入研究奠定基础。SD大鼠30只,于产后72h随机分为对照组(5只)和试验组(25只),试验组随机分为5组,各试验组大鼠经第4对乳头灌注LPS,剂量分别为10、20、30... 详细信息

本试验旨在建立脂多糖(LPS)诱导哺乳期SD大鼠乳腺炎病理模型,为后续治疗乳腺炎的深入研究奠定基础。SD大鼠30只,于产后72h随机分为对照组(5只)和试验组(25只),试验组随机分为5组,各试验组大鼠经第4对乳头灌注LPS,剂量分别为10、20、30、40、50μg/侧,对照组灌注等量PBS。灌注后24h观察记录各大鼠临床症状、乳腺组织病理学变化。结果发现,在各试验组大鼠第4对乳腺均可观察到不同程度的炎症反应,且与LPS剂量呈正比例关系。结果表明,成功建立了LPS诱导哺乳期SD大鼠乳腺炎模型。

关键词： SD大鼠脂多糖乳腺炎病理模型