圖形用戶界面（GUI）如今幾乎無(wú)處不在——從智能手機(jī)、電視，到汽車中控系統(tǒng)。過(guò)去十年中，GUI的復(fù)雜度持續(xù)提升，從簡(jiǎn)單背景與基本圖標(biāo)，發(fā)展為充滿3D元素和微交互的美觀界面，成為設(shè)備差異化的重要因素。例如，手機(jī)傾斜時(shí)的視覺(jué)變化，或點(diǎn)擊按鈕時(shí)的動(dòng)畫(huà)反饋，都是GPU處理的成果。

如果你希望為用戶提供豐富且響應(yīng)迅速的圖形界面，就必須為系統(tǒng)選配合適的GPU。本文將幫助你了解系統(tǒng)所需的GPU性能水平。

第一步：計(jì)算所需的填充率（Fillrate）

1.你的屏幕分辨率是多少？

判斷GPU性能需求的第一步，是了解目標(biāo)屏幕的像素總數(shù)。分辨率越高，像素?cái)?shù)量越多，對(duì)GPU的像素處理能力要求也越高。差異非常顯著——一塊8K屏幕的像素?cái)?shù)量是標(biāo)準(zhǔn)高清（HD）屏幕的40多倍。

以下是幾種典型設(shè)備的情況：

數(shù)字電視現(xiàn)在主要是4K分辨率

智能手機(jī)分辨率高且密度大，像素?cái)?shù)量通常不低于Full HD

智能手表屏幕較小，像素?cái)?shù)約為標(biāo)準(zhǔn)HD屏幕的四分之一

車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)和座艙顯示屏的尺寸差異極大，從普通HD到柱到柱的8K顯示不等

2. GUI有多少圖層？

每個(gè)GUI都由多個(gè)圖層組成，如背景、圖標(biāo)、指針等。GPU需要處理每一層的內(nèi)容，以確定最終呈現(xiàn)到屏幕的圖像。一個(gè)典型的GUI大約有6層，我們的計(jì)算將基于此。如果你的GUI更復(fù)雜，需要更多圖層，應(yīng)據(jù)此調(diào)整填充率需求，選擇填充能力更高的GPU；反之則可以適當(dāng)降低。

3.目標(biāo)幀率是多少？

用戶界面需要保持響應(yīng)迅速——無(wú)論是手機(jī)還是電視，用戶都無(wú)法容忍操作時(shí)的卡頓。在汽車中，界面卡頓甚至可能影響行車安全，因?yàn)闀?huì)分散駕駛員注意力。60幀每秒（fps）是一個(gè)可接受的基準(zhǔn)幀率；而為了實(shí)現(xiàn)更絲滑的交互體驗(yàn)，有些高端GUI會(huì)采用120fps。

結(jié)果計(jì)算

通過(guò)將上述三項(xiàng)參數(shù)相乘，即可得出GUI所需的GPU填充率——即每秒需要處理的像素?cái)?shù)量：

填充率需求=像素?cái)?shù)× GUI圖層數(shù)×幀率

由此可見(jiàn)，GPU需要處理的像素量非常巨大——最高超過(guò)每秒110億像素。幸運(yùn)的是，GPU正是為應(yīng)對(duì)這種超大規(guī)模并行處理任務(wù)而設(shè)計(jì)的。

第二步：計(jì)算GPU的實(shí)際填充性能

1. GPU的每時(shí)鐘像素處理能力（Pixel per Clock, PPC）是多少？

GPU的PPC指標(biāo)表示其在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可以渲染多少像素。大多數(shù)GPU廠商都會(huì)公開(kāi)這一參數(shù)，方便你根據(jù)項(xiàng)目需求選型。在Imagination的GPU命名中，這個(gè)數(shù)字直接體現(xiàn)在型號(hào)上——比如IMG BXE-2-32中，“2”表示每時(shí)鐘渲染2個(gè)像素。

這個(gè)數(shù)字聽(tīng)起來(lái)可能不大，但GPU的運(yùn)行頻率極高，因而實(shí)際處理能力也非常強(qiáng)大。

2.選擇合適的運(yùn)行頻率

GPU的時(shí)鐘頻率（單位Hz）決定其每秒鐘能執(zhí)行多少指令。相同架構(gòu)的GPU在更高頻率下運(yùn)行時(shí)，圖形處理和計(jì)算能力也更強(qiáng)，可以支持更高幀率或更復(fù)雜的界面。但高頻運(yùn)行也意味著更高的功耗和發(fā)熱。

不同設(shè)備的一般運(yùn)行頻率如下：

數(shù)字電視：300 - 800MHz

智能手機(jī)：500MHz – 1GHz

智能手表：100 – 400 MHz

車載信息娛樂(lè)系統(tǒng)：接近智能手機(jī)水平；若用于ADAS等高性能控制器，則超過(guò)1GHz

Imagination的GPU支持從低頻到1.6GHz以上的靈活擴(kuò)展。本文計(jì)算以中等頻率550MHz為例。

3.理論性能

將每時(shí)鐘像素?cái)?shù)（Pixel Per Clock）與GPU的運(yùn)行頻率相乘，可以大致估算出該GPU每秒能夠處理的像素?cái)?shù)量。即：

GPU每秒可以處理的像素量= PPC ×頻率

4.實(shí)際性能

然而，GPU并不會(huì)持續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行。由于CPU瓶頸、應(yīng)用軟件效率限制、內(nèi)存訪問(wèn)延遲等多種原因，實(shí)際GPU利用率通常達(dá)不到100%。設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮這些因素，70%的利用率是一個(gè)合理的預(yù)估值。

結(jié)果計(jì)算：

將上述三個(gè)指標(biāo)相乘（每時(shí)鐘像素?cái)?shù)×頻率×利用率），我們就能得出GPU在實(shí)際應(yīng)用中的像素填充率（fillrate）性能，從而將其與GUI的像素填充需求進(jìn)行對(duì)比評(píng)估。

實(shí)際GPU填充性能= PPC ×頻率×利用率

結(jié)語(yǔ)

本指南為您大致介紹了運(yùn)行圖形用戶界面（GUI）所需GPU性能的參考標(biāo)準(zhǔn)。但在實(shí)際選型中，還需考慮更多因素。例如，即使一個(gè)GUI包含六個(gè)圖層，也并不意味著每一幀中所有圖層的每個(gè)像素都需要被計(jì)算處理——例如當(dāng)存在明顯的像素覆蓋（overdraw）時(shí)，若GPU能在圖形流水線早期識(shí)別這一情況，就可跳過(guò)被遮擋像素的計(jì)算，從而提升整體效率。此外，您是否真的需要處理8K屏幕上的所有像素，也是一個(gè)值得考慮的問(wèn)題——基于GPU的超分辨率方案也許能同樣高效地對(duì)用戶界面進(jìn)行縮放處理。

最后，GPU不僅需要具備足夠的性能，還要擁有您所需的特性支持。例如，如果您希望獲得更廣的色域、更平滑且色帶更少的圖像效果，就需要選擇原生支持10位HDR（RGBA和YUV）的GPU，例如IMG CXM系列。

如果您希望了解文中提到的IMG BXE、BXM、CXM、DXT或BXT系列GPU的更多信息，或希望就項(xiàng)目中的具體技術(shù)需求進(jìn)行深入討論，我們的專家團(tuán)隊(duì)隨時(shí)愿意為您提供支持，幫助您找到最適合的GPU配置方案。

原文鏈接：https://blog.imaginationtech.com/how-fast-a-gpu-do-you-need-for-your-user-interface

聲明：本文為原創(chuàng)文章，轉(zhuǎn)載需注明作者、出處及原文鏈接。