随着显示技术的飞速发展，人们对计算机生成图像的质量和速度的要求越来越高，能够显著提高图像质量并且实现过程并不复杂的纹理映射得到了广泛关注。本文首先对纹理映射的基础原理和关键技术进行研究，内容包括纹理定义、纹理分类、纹理映射算法（包括Catmull映射、Blinn映射、两步纹理映射算法）、纹理滤波技术（包括点采样、双线性滤波、三线性滤波和各向异性滤波）以及纹理反走样技术(包括Mip-maping和区域求和)。在扎实的理论基础上，本文对纹理映射算法的流程进行优化，将纹理映射分为四步完成，分别是前置滤波、投影变换、纹理采样和后置滤波，并对各部分的实现过程进行了详细的说明。在硬件实现过程中，设计并完成本文的两大创新点。一是特殊功能单元的设计，在纹理映射过程中，单精度浮点除法和对数运算制约了系统的性能，本文采用基于查找表的二次多项式逼近算法实现特殊函数的计算，有效地提高系统的处理速度。二是根据纹理采样方式的不同，对纹理Cache的映射方式在直接映射、两路组关联和四路组关联之间进行动态配置，有效的缓解对存储带宽的压力。最后，完成纹理映射系统的硬件电路设计，并给出各模块的仿真波形，而且在SMIC0.13μmCMOS工艺下完成硬件代码综合和版图设计，实验结果表明所设计的纹理映射系统完全可以满足实时渲染的需求。