[科普中國(guó)]-像素填充率

像素填充率是指圖形處理單元在每秒內(nèi)所渲染的像素?cái)?shù)量，單位是MPixel/S（每秒百萬(wàn)像素），或者GPixel/S（每秒十億像素），是用來(lái)度量當(dāng)前顯卡的像素處理性能的最常用指標(biāo)。顯卡的渲染管線是顯示核心的重要組成部分，是顯示核心中負(fù)責(zé)給圖形配上顏色的一組專門通道。渲染管線越多，每組管線工作的頻率（一般就是顯卡的核心頻率）越高，那么所繪出的顯卡的填充率就越高，顯卡的性能就越高，因此可以從顯卡的象素填充率上大致判斷出顯卡的性能。

簡(jiǎn)介填充率有分像素填充率,紋理填充率,多邊形填充率，像素填充率是指的是顯卡在一秒鐘內(nèi)可以渲染以屏幕和寫入顯存的像素?cái)?shù)量，或者在紋理填充的情況下，GPU可以在一秒內(nèi)映射到像素的紋理貼圖元素（紋理元素）的數(shù)量。像素填充率以百萬(wàn)像素每秒或千兆像素每秒（在較新的卡的情況下）給出，并且它們通過(guò)將圖形處理器單元的時(shí)鐘頻率乘以光柵輸出單元（ROP）的數(shù)量而獲得（GPU）的視頻卡并且通過(guò)將紋理映射單元（TMU）的數(shù)量乘以圖形處理單元（GPU）的時(shí)脈頻率來(lái)獲得紋理填充率。紋理填充量以每秒兆或千兆像素為單位給出。然而，關(guān)于如何計(jì)算和報(bào)告填充量沒(méi)有完全的一致意見(jiàn)。其他可能的方法是：將像素管線的數(shù)量乘以時(shí)鐘頻率。這些乘法的結(jié)果對(duì)應(yīng)于理論數(shù)字。實(shí)際填充率取決于許多其他因素。過(guò)去，填充率已被用作ATI和NVIDIA等顯卡制造商的性能指標(biāo)但是，隨著圖形應(yīng)用程序瓶頸的轉(zhuǎn)移，填充率作為衡量性能的重要性下降了。例如，今天，統(tǒng)一著色器處理單元的數(shù)量和速度受到關(guān)注。

通過(guò)透視可以增加場(chǎng)景的復(fù)雜性，這種情況發(fā)生在 當(dāng)一系列場(chǎng)景非常復(fù)雜時(shí)（每個(gè)場(chǎng)景必須繪制許多像素），該序列的幀速率可能會(huì)下降。在設(shè)計(jì)圖形密集型應(yīng)用程序時(shí)，可以通過(guò)查看在應(yīng)用程序以較低分辨率或較小窗口運(yùn)行時(shí)幀速率是否顯著增加來(lái)確定應(yīng)用程序是否為滿量程限制（或著色器受限）。1

應(yīng)用概述雖說(shuō)大多數(shù)PC用戶都并不把PC當(dāng)作游戲平臺(tái)，但市場(chǎng)是多元化的，PC游戲玩家在PC平臺(tái)數(shù)量上是少數(shù)，但在DIY市場(chǎng)卻是非常重要的一個(gè)組成部分。試想，沒(méi)有了PC玩家，DIY市場(chǎng)會(huì)平淡很多，最起碼顯卡市場(chǎng)決不會(huì)像現(xiàn)在這么受重視。

對(duì)于游戲玩家來(lái)說(shuō)，圖形性能非常重要，顯卡的重要程度甚至超過(guò)了CPU。這也導(dǎo)致了很多游戲玩家的配置預(yù)算中，顯卡占去了很大一部分，有時(shí)玩家的顯卡價(jià)格甚至超過(guò)了CPU價(jià)格的一倍。由此可見(jiàn)，圖形性能對(duì)于游戲玩家的重要程度。

無(wú)論是DirectX9時(shí)代的渲染管線、頂點(diǎn)單元，還是DirectX10時(shí)代的統(tǒng)一渲染單元，像素填充率都是一款顯卡圖形性能最重要的衡量指標(biāo)之一。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，一款顯卡的性能由“像素填充率”和“顯存帶寬”兩個(gè)部分構(gòu)成。“像素填充率”衡量的是顯卡的圖形運(yùn)算能力，“顯存帶寬”衡量的是顯卡的數(shù)據(jù)傳輸能力。

像素填充率的公式是：像素填充率=渲染管線數(shù)量×核心頻率

像素填充率的計(jì)算公式上面這個(gè)公式是DirectX9顯卡的像素填充率計(jì)算方法，DirectX10顯卡的像素填充率計(jì)算公式為：

像素填充率=SP數(shù)量×核心頻率÷2÷1000單位：MPixel/S（每秒百萬(wàn)像素），或者GPixel/S（每秒十億像素）

按照DirectX10顯卡的像素填充率公式，可以算出當(dāng)今DirectX10顯卡的像素填充率都是多少。

這個(gè)表格是各顯卡的像素填充率理論值，實(shí)際顯卡的頻率都和公版頻率有出入，不能直接套用。而且決定一款顯卡圖形性能的還有其他因素，顯存規(guī)格、紋理填充率等等。

在DirectX11來(lái)臨的大趨勢(shì)下，全新的Directx11顯卡也降臨于世，由于Directx11添加了對(duì)Tessellation(鑲嵌）技術(shù)的支持使得顯卡結(jié)構(gòu)發(fā)生巨變，也使得像素填充率的計(jì)算公式又增加了，即像素填充率=核心頻率X光柵單元數(shù)量/1000。單位：GPixel/S或billion/sec（每秒十億像素）。

綜合綜合來(lái)說(shuō)，NVIDIA顯卡的特點(diǎn)是SP數(shù)量較多、SP頻率較高，而且NVIDIA顯卡的紋理單元普遍比AMD顯卡的紋理單元多了一倍，9800GX2比HD3870X2的紋理單元更是多了3倍，因此這個(gè)像素填充率排名只是衡量指標(biāo)之一而已。

9800GX2的像素填充率高于HD3870X2，這可以解釋9800GX2略占優(yōu)勢(shì)的原因，但9800GX2和HD3870X2的顯存規(guī)格基本相當(dāng)，可以說(shuō)是顯存規(guī)格限制了它們的差距進(jìn)一步拉大。但從市場(chǎng)的角度來(lái)說(shuō)，9800GX2的價(jià)格是HD3870X2的1.6倍，9800GX2的性價(jià)比反而較低。

9800GTX、8800GTS、8800GT的像素填充率都明顯高于HD3870，甚至8800GS的像素填充率也高于HD3870，但8800GS的顯存規(guī)格很弱，這使得HD3870的實(shí)際性能要高于8800GS。9600GT的像素填充率雖然較低，但9600GT的顯存規(guī)格很高，這使得9600GT的性能和HD3870非常接近。

8600GT的像素填充率雖然高于HD3650，但市場(chǎng)上499元的8600GT的頻率普遍都比較低，甚至只有450MHz，如此的話8600GT的實(shí)際填充率就降到了7.2 GPixel/S，明顯低于HD3650。1

像素填充率規(guī)格的決定因素像素填充率由顯示核心的規(guī)格決定，也就是顯示核心的運(yùn)算能力，但要把GPU的運(yùn)算能力全部發(fā)揮出來(lái)，還需要良好的傳輸通道，也就是搭配合理、不至于形成瓶頸的顯存規(guī)格來(lái)決定，最重要的衡量指標(biāo)就是顯存帶寬。

顯存帶寬的計(jì)算公式：顯存帶寬=顯存頻率×顯存位寬÷8

影響顯存帶寬的因素是顯存位寬和顯存頻率，顯存容量的價(jià)值體現(xiàn)在容納運(yùn)算數(shù)據(jù)的容量上，最典型的體現(xiàn)就是高頻率、低顯存容量的顯卡在低分辨率時(shí)會(huì)優(yōu)于低頻率、高顯存容量的顯卡。顯存頻率越高越好，顯存容量越大越好，但畢竟有個(gè)限度，它們的最佳搭配是：顯存容量=顯存位寬×2

分析顯存帶寬由顯存位寬決定，顯存位寬由顯存顆粒決定。一般的顯存顆粒封裝模式有3種：TSOP、QFP和BGA。其中TSOP和QFP的封裝模式是每顆顯存顆粒都是32bit位寬，BGA封裝的顯存顆粒都是16bit位寬。如果是4顆TSOP封裝顯存顆粒，那么顯存位寬就是4×32bit=128bit，如果是4顆BGA封裝顯存顆粒的話就只有4×16bit=64bit了。

不言而喻，BGA封裝的顯存顆粒比較便宜一些。

顯存帶寬要跟的上GPU的運(yùn)算能力，如此才能保持快速車道的暢通，顯卡的實(shí)際性能才能發(fā)揮至最大。如果像素填充率高、而顯存帶寬低的話，那么顯卡的實(shí)際性能會(huì)被顯存帶寬所拖累，最典型的例子就是HD3690，像素填充率和HD3850相當(dāng)，但顯存帶寬只有HD3850的一半，實(shí)際性能自然是天差地遠(yuǎn)。

相對(duì)來(lái)說(shuō)，NVIDIA顯卡的顯存頻率較高，AMD顯卡的顯存頻率較低，這主要是由于各自的像素填充率導(dǎo)致的。AMD顯卡的顯存帶寬和像素填充率的比例大體接近2：1，而9800GX2、9800GTX、8800GTS、8800GT和8800GS的這個(gè)比例卻低于2：1，因此NVIDIA在高端顯卡的顯存頻率上要求很高。1

另見(jiàn)計(jì)算機(jī)圖形

圖形處理器

像素著色引擎

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王海俠 - 副教授 - 南京理工大學(xué)