[科普中国]-像素填充率

像素填充率是指图形处理单元在每秒内所渲染的像素数量，单位是MPixel/S（每秒百万像素），或者GPixel/S（每秒十亿像素），是用来度量当前显卡的像素处理性能的最常用指标。显卡的渲染管线是显示核心的重要组成部分，是显示核心中负责给图形配上颜色的一组专门通道。渲染管线越多，每组管线工作的频率（一般就是显卡的核心频率）越高，那么所绘出的显卡的填充率就越高，显卡的性能就越高，因此可以从显卡的象素填充率上大致判断出显卡的性能。

简介填充率有分像素填充率,纹理填充率,多边形填充率，像素填充率是指的是显卡在一秒钟内可以渲染以屏幕和写入显存的像素数量，或者在纹理填充的情况下，GPU可以在一秒内映射到像素的纹理贴图元素（纹理元素）的数量。像素填充率以百万像素每秒或千兆像素每秒（在较新的卡的情况下）给出，并且它们通过将图形处理器单元的时钟频率乘以光栅输出单元（ROP）的数量而获得（GPU）的视频卡并且通过将纹理映射单元（TMU）的数量乘以图形处理单元（GPU）的时脉频率来获得纹理填充率。纹理填充量以每秒兆或千兆像素为单位给出。然而，关于如何计算和报告填充量没有完全的一致意见。其他可能的方法是：将像素管线的数量乘以时钟频率。这些乘法的结果对应于理论数字。实际填充率取决于许多其他因素。过去，填充率已被用作ATI和NVIDIA等显卡制造商的性能指标但是，随着图形应用程序瓶颈的转移，填充率作为衡量性能的重要性下降了。例如，今天，统一着色器处理单元的数量和速度受到关注。

通过透视可以增加场景的复杂性，这种情况发生在 当一系列场景非常复杂时（每个场景必须绘制许多像素），该序列的帧速率可能会下降。在设计图形密集型应用程序时，可以通过查看在应用程序以较低分辨率或较小窗口运行时帧速率是否显著增加来确定应用程序是否为满量程限制（或着色器受限）。1

应用概述虽说大多数PC用户都并不把PC当作游戏平台，但市场是多元化的，PC游戏玩家在PC平台数量上是少数，但在DIY市场却是非常重要的一个组成部分。试想，没有了PC玩家，DIY市场会平淡很多，最起码显卡市场决不会像现在这么受重视。

对于游戏玩家来说，图形性能非常重要，显卡的重要程度甚至超过了CPU。这也导致了很多游戏玩家的配置预算中，显卡占去了很大一部分，有时玩家的显卡价格甚至超过了CPU价格的一倍。由此可见，图形性能对于游戏玩家的重要程度。

无论是DirectX9时代的渲染管线、顶点单元，还是DirectX10时代的统一渲染单元，像素填充率都是一款显卡图形性能最重要的衡量指标之一。

简单的说，一款显卡的性能由“像素填充率”和“显存带宽”两个部分构成。“像素填充率”衡量的是显卡的图形运算能力，“显存带宽”衡量的是显卡的数据传输能力。

像素填充率的公式是：像素填充率=渲染管线数量×核心频率

像素填充率的计算公式上面这个公式是DirectX9显卡的像素填充率计算方法，DirectX10显卡的像素填充率计算公式为：

像素填充率=SP数量×核心频率÷2÷1000单位：MPixel/S（每秒百万像素），或者GPixel/S（每秒十亿像素）

按照DirectX10显卡的像素填充率公式，可以算出当今DirectX10显卡的像素填充率都是多少。

这个表格是各显卡的像素填充率理论值，实际显卡的频率都和公版频率有出入，不能直接套用。而且决定一款显卡图形性能的还有其他因素，显存规格、纹理填充率等等。

在DirectX11来临的大趋势下，全新的Directx11显卡也降临于世，由于Directx11添加了对Tessellation(镶嵌）技术的支持使得显卡结构发生巨变，也使得像素填充率的计算公式又增加了，即像素填充率=核心频率X光栅单元数量/1000。单位：GPixel/S或billion/sec（每秒十亿像素）。

综合综合来说，NVIDIA显卡的特点是SP数量较多、SP频率较高，而且NVIDIA显卡的纹理单元普遍比AMD显卡的纹理单元多了一倍，9800GX2比HD3870X2的纹理单元更是多了3倍，因此这个像素填充率排名只是衡量指标之一而已。

9800GX2的像素填充率高于HD3870X2，这可以解释9800GX2略占优势的原因，但9800GX2和HD3870X2的显存规格基本相当，可以说是显存规格限制了它们的差距进一步拉大。但从市场的角度来说，9800GX2的价格是HD3870X2的1.6倍，9800GX2的性价比反而较低。

9800GTX、8800GTS、8800GT的像素填充率都明显高于HD3870，甚至8800GS的像素填充率也高于HD3870，但8800GS的显存规格很弱，这使得HD3870的实际性能要高于8800GS。9600GT的像素填充率虽然较低，但9600GT的显存规格很高，这使得9600GT的性能和HD3870非常接近。

8600GT的像素填充率虽然高于HD3650，但市场上499元的8600GT的频率普遍都比较低，甚至只有450MHz，如此的话8600GT的实际填充率就降到了7.2 GPixel/S，明显低于HD3650。1

像素填充率规格的决定因素像素填充率由显示核心的规格决定，也就是显示核心的运算能力，但要把GPU的运算能力全部发挥出来，还需要良好的传输通道，也就是搭配合理、不至于形成瓶颈的显存规格来决定，最重要的衡量指标就是显存带宽。

显存带宽的计算公式：显存带宽=显存频率×显存位宽÷8

影响显存带宽的因素是显存位宽和显存频率，显存容量的价值体现在容纳运算数据的容量上，最典型的体现就是高频率、低显存容量的显卡在低分辨率时会优于低频率、高显存容量的显卡。显存频率越高越好，显存容量越大越好，但毕竟有个限度，它们的最佳搭配是：显存容量=显存位宽×2

分析显存带宽由显存位宽决定，显存位宽由显存颗粒决定。一般的显存颗粒封装模式有3种：TSOP、QFP和BGA。其中TSOP和QFP的封装模式是每颗显存颗粒都是32bit位宽，BGA封装的显存颗粒都是16bit位宽。如果是4颗TSOP封装显存颗粒，那么显存位宽就是4×32bit=128bit，如果是4颗BGA封装显存颗粒的话就只有4×16bit=64bit了。

不言而喻，BGA封装的显存颗粒比较便宜一些。

显存带宽要跟的上GPU的运算能力，如此才能保持快速车道的畅通，显卡的实际性能才能发挥至最大。如果像素填充率高、而显存带宽低的话，那么显卡的实际性能会被显存带宽所拖累，最典型的例子就是HD3690，像素填充率和HD3850相当，但显存带宽只有HD3850的一半，实际性能自然是天差地远。

相对来说，NVIDIA显卡的显存频率较高，AMD显卡的显存频率较低，这主要是由于各自的像素填充率导致的。AMD显卡的显存带宽和像素填充率的比例大体接近2：1，而9800GX2、9800GTX、8800GTS、8800GT和8800GS的这个比例却低于2：1，因此NVIDIA在高端显卡的显存频率上要求很高。1

另见计算机图形

图形处理器

像素着色引擎

本词条内容贡献者为:

王海侠 - 副教授 - 南京理工大学