通常情況下在實時嵌入式系統(tǒng)中可部署一些設計及運行時電源管理技術。盡管我們討論的是某些可擴大標準多線程讀取操作系統(tǒng)(OS)的特定電源管理技術，但應當強調指出的是，采用搶先式(preemptive)的多線程讀取OS本身常常能夠實現(xiàn)顯著的電源節(jié)約。不利用OS的實時應用常常要求應用周期性探詢接口以檢測事件。從電源角度看，這樣的效率是相當?shù)偷?。使用OS可使應用能夠利用中斷驅動模式，其中程序就會在需要的時候開始執(zhí)行，以響應外部事件。此外，當基于OS的應用沒有可做的事情時，其就會進入空閑線程，這時則可啟動低功率操作模式，以減少功耗。

但是，操作系統(tǒng)除了能簡單地為DSP內核啟用空閑模式之外，其還需要提供復雜得多的電源管理支持。在實踐中，大量功率被周邊設備所消耗，可能是片上器件，也可能是外部設備，此外存儲器也會消耗大量功率。任何電源管理方法都應當具備管理外設功耗的支持，這是至關重要的。此外，電壓與功耗之間的平方關系意味著，更高效的方法是在要求較低電壓的較低時鐘速率上執(zhí)行代碼，而不是先以最高的時鐘速率執(zhí)行而后再轉為空閑。我們將概括講解在操作系統(tǒng)中實施電源管理支持的眾多機遇：

系統(tǒng)上電行為:處理器及其片上外設一般均以最高時鐘速率全面上電啟動。不可避免的是，有些資源的供電啟動還尚不需要，或者根本就不會在應用過程中用到。舉例而言，MP3播放器就很少使用其USB端口與PC進行通信。在啟動時，操作系統(tǒng)必須為應用提供一種調節(jié)系統(tǒng)的機制，從而關閉不必要的電源消耗器件或使之處于空閑狀態(tài)。

空閑模式:CMOS電路中的有效功耗只有在當電路進行時鐘計時的情況下才發(fā)生。通過關閉不需要的時鐘，可以消除不必要的有效功耗。在等待外部事件時，大多數(shù)DSP都融入了暫時終止CPU有效功耗的機制。CPU時鐘的"閑置"通常由"停止"或"閑置"指令觸發(fā)，其在應用或操作系統(tǒng)閑置時進行調用。一些DSP進行多個時鐘域分區(qū)，可以使這些域分別處于空閑狀態(tài)，以中止未使用模塊中的有效功耗。例如，在TI的TMS320C5510 DSP中，可以有選擇性地使6個時鐘域閑置，其中包括CPU、高速緩存、DMA、外設時鐘、時鐘生成器，以及外部存儲器接口。

除了支持閑置DSP及其片上外設之外，操作系統(tǒng)還必須提供用于閑置外部周邊設備的機制。例如，一些編碼譯碼器具備可以被激活的內置低功率模式。我們面臨的一個挑戰(zhàn)是類似看門狗定時器這樣的外設。通常情況下，看門狗定時器應根據(jù)預定義的時間間隔提供服務，以避免其激活。這樣，減緩或中止處理的電源管理技術就可能無意中導致應用故障。因此，該OS應當使應用在睡眠模式期間禁用此類外設。

斷電:盡管空閑模式消除了有效功耗，但靜態(tài)功耗即便在電路不進行切換的情況下也會出現(xiàn)，這主要是由于逆向偏壓泄漏(reverse-bias leakage)造成的。如果系統(tǒng)包括的某個模塊不必隨時供電，那么我們就可以通過讓操作系統(tǒng)僅在需要時才為子系統(tǒng)上電，從而減少功耗。到目前為止，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)商對最小化靜態(tài)功耗投入的工作極少，因為CMOS電路的靜態(tài)功耗非常低。但是，新型、具有更高性能的晶體管使電流泄漏顯著增加，這就要求我們對可降低靜態(tài)功耗及更復雜的睡眠模式給予新的關注。

電壓與頻率縮放(frequency scaling)有效功耗與切換頻率成線性比例，但與電源電壓成平方比。以較低的頻率運行應用與在全時鐘頻率上運行該應用并轉入閑置相比，談不上節(jié)約了多少功率。但是，如果頻率與平臺上可用的更低操作電壓兼容的話，那么我們就可能通過降低電壓來實現(xiàn)顯著的節(jié)約，這正是由于上述平方關系的緣故。這也使人們就如何通過電壓縮放來節(jié)約功率進行了大量的學術研究。

盡管電壓縮放是一種潛在的、非常誘人的、降低功耗的方法，但在現(xiàn)實世界的應用中我們對其加以利用時應當小心。這是由于我們需要完全了解該系統(tǒng)是否仍能滿足它的實時最后期限。降低電壓(進而降低CPU頻率)將改變給定任務的執(zhí)行時間，從而有可能導致人物錯過實時最后期限。即便新頻率與最后期限兼容，但如果開關頻率及電壓的等待時間太長，還是會出現(xiàn)問題。影響等待時間的因素包括如下：

* 對穩(wěn)壓器進行再編程所需時間

* DSP能否在電壓更改期間繼續(xù)執(zhí)行其他任何代碼

需要對外設進行再編程，如串行端口或外部存儲器接口，與接收不同始終來源的周邊外設相接。例如，CPU 時鐘速率降低可能要求減少訪問外部存儲器的等待狀態(tài)數(shù)量。

對用于生成操作系統(tǒng)時鐘報時信號的計時器進行再編程的可能性，將影響操作系統(tǒng)時基的絕對正確性。

盡管電壓縮放實際等待時間會根據(jù)所選DSP以及需要再編程外設的數(shù)量而不同，但在許多系統(tǒng)中，等待時間僅為幾百微秒甚至幾毫秒。在許多實時應用中，這將使電壓縮放不切實際。盡管存在上述弱點，但僅在某些可事先預見的模式下，那些需要完全處理功率的應用，還是有可能利用電壓縮放的。例如，便攜式音樂播放機可利用DSP進行MP3譯碼及用戶接口要求的一般控制處理。如果僅MP3譯碼要求完全時鐘速率，那么DSP便可在執(zhí)行用戶接口功能時降低其電壓，而僅在音樂數(shù)據(jù)開始流向DSP時才以完全功率工作。