[科普中国]-纹理映射单元

纹理映射单元（Texture mapping unit，TMU）是现代图形处理器（GPU）的部件。从历史上看，它是一个独立的物理处理器 TMU能够旋转，调整大小和扭曲位图图像（执行纹理采样），以作为纹理放置在给定3D模型的任意平面上。此过程称为纹理制图映射。在现代的图形卡被实现为分立的阶段绘图管线 ，而当第一引入它被实现为单独的处理器，例如，Voodoo2图形卡。

简介纹理映射单元（Texture mapping unit，TMU）是现代图形处理器（GPU）的部件。从历史上看，它是一个独立的物理处理器 TMU能够旋转，调整大小和扭曲位图图像（执行纹理采样），以作为纹理放置在给定3D模型的任意平面上。此过程称为纹理制图映射。在现代的图形卡被实现为分立的阶段绘图管线，而当第一引入它被实现为单独的处理器，例如，Voodoo2图形卡。1

背景和历史纹理映射单元的出现是由于采样和将平面图像（作为纹理贴图）转换为需要在3D空间中的正确角度和远景的计算需求。计算操作是一个大的矩阵乘法，当时的CPU（早期奔腾）无法在可接受的性能下处理。

今天，纹理映射单元是着色器的一部分，并与渲染输出单元（ROP）分离。例如，在AMD的赛普拉斯GPU中，每个着色器（其中有20个）有四个纹理映射单元，为GPU提供80个纹理映射单元。这是由芯片设计师完成的，它们将着色器和它们将要使用的纹理引擎紧密结合在一起。1

几何3D场景通常由两个部分组成：3D几何图形和覆盖该几何图形的纹理。图形卡中的纹理单元采用纹理并将其制图映射到一块几何图形。也就是说，它们围绕几何体包裹纹理并产生纹理像素，然后可以将其写入屏幕。纹理可以是实际图像，光照贴图，甚至是高级表面照明效果的法线贴图。1

纹理填充率主条目：填充率

要渲染3D场景，纹理将映射到多边形网格的顶部。这称为纹理映射，并且由视频卡上的纹理映射单元完成。纹理填充率是特定卡可以执行纹理映射的速度的度量。1

图形处理器图形处理器（英语：graphics processing unit，缩写：GPU），又称显示核心、视觉处理器、显示芯片或绘图芯片，是一种专门在个人计算机、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上运行绘图运算工作的微处理器。

图形处理器是英伟达公司（NVIDIA）在1999年8月发表精视 256（GeForce 256）绘图处理芯片时首先提出的概念，在此之前，计算机中处理视频输出的显示芯片，通常很少被视为是一个独立的运算单元。而对手冶天科技（ATi）亦提出视觉处理器（Visual Processing Unit）概念。图形处理器使显卡减少对中央处理器（CPU）的依赖，并分担部分原本是由中央处理器所担当的工作，尤其是在进行三维绘图运算时，功效更加明显。图形处理器所采用的核心技术有硬件座标转换与光源、立体环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等。

图形处理器可单独与专用电路板以及附属组件组成显卡，或单独一片芯片直接内嵌入到主板上，或者内置于主板的北桥芯片中，现在也有内置于CPU上组成SoC的。个人计算机领域中，在2007年，90%以上的新型台式机和笔记本电脑拥有嵌入式绘图芯片，但是在性能上往往低于不少独立显卡。但2009年以后，AMD和英特尔都各自大力发展内置于中央处理器内的高性能集成式图形处理核心，它们的性能在2012年时已经胜于那些低级独立显卡，这使得不少低级的独立显卡逐渐失去市场需求，两大个人计算机图形处理器研发巨头中，AMD以AMD APU产品线取代旗下大部分的低级独立显示核心产品线。而在手持设备领域上，随着一些如平板电脑等设备对图形处理能力的需求越来越高，不少厂商像是高通（Qualcomm）、PowerVR、ARM、NVIDIA等，也在这个领域里纷纷“大展拳脚”。

GPU不同于传统的CPU，如Inteli5或i7处理器，其内核数量较少，专为通用计算而设计。相反，GPU是一种特殊类型的处理器，具有数百或数千个内核，经过优化，可并行运行大量计算。虽然GPU在游戏中以3D渲染而闻名，但它们对运行分析、深度学习和机器学习算法尤其有用。GPU允许某些计算比传统CPU上运行相同的计算速度快10倍至100倍。

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学