算术编码作为一种重要的熵编码方法,具有优越的编码性能,它的平均码长在大多数情况下都能逼近信源的熵,因此应用广泛,并已被纳入多种图像和视频国际标准之中,其中就包括了JPEG2000。JPEG2000与JPEG不同,它采用了基于上下文自适应更新的二进制算术编码进行编码运算,其压缩性能超越了传统的JPEG,而且提供了更多的新功能,以满足图像编码技术日益增长的需求。本文在深入研究了算术编码原理的基础上,详尽分析了算术编码在JPEG2000环境中各个算法流程的处理步骤,以此为设计的基本思想,采用了状态机控制和流水线设计思想,在保证时序顺序执行的前提下,通过分析算术编码中的关键运算细节,在自适应更新的稳定性、重归一化的冗余循环、字节输出算法等方面进行改进和优化,同时对各个流水级所消耗的时钟周期进行了有效的压缩,以牺牲一定的时钟频率为代价,以四级流水线分割的方式,实现了1 pair/cycle的编码速率,最终该MQ编码器模块达到了高水平的吞吐率的要求。本设计采用了Verilog硬件描述语言对提出的方案进行RTL级描述,并进行综合优化,完成了功能上的仿真验证,给出了仿真结果和性能比较分析。通过性能比较分析可以看出,本文给出的编码结构具有更优越的编码处理速度,能够更好的匹配并行结构的位平面编码器,为提高整个JPEG2000系统的编码速度起到了关键的作用。