通常情況下在實時嵌入式系統(tǒng)中可部署一些設(shè)計及運行時電源管理技術(shù)。盡管我們討論的是某些可擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)多線程讀取操作系統(tǒng)(OS)的特定電源管理技術(shù)，但應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出的是，采用搶先式(preemptive)的多線程讀取OS本身常常能夠?qū)崿F(xiàn)顯著的電源節(jié)約。不利用OS的實時應(yīng)用常常要求應(yīng)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(dāng)?shù)偷摹Ｊ褂肙S可使應(yīng)用能夠利用中斷驅(qū)動模式，其中程序就會在需要的時候開始執(zhí)行，以響應(yīng)外部事件。此外，當(dāng)基于OS的應(yīng)用沒有可做的事情時，其就會進(jìn)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(nèi)核啟用空閑模式之外，其還需要提供復(fù)雜得多的電源管理支持。在實踐中，大量功率被周邊設(shè)備所消耗，可能是片上器件，也可能是外部設(shè)備，此外存儲器也會消耗大量功率。任何電源管理方法都應(yīng)當(dāng)具備管理外設(shè)功耗的支持，這是至關(guān)重要的。此外，電壓與功耗之間的平方關(guān)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(zhuǎn)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(jī)遇：

系統(tǒng)上電行為:處理器及其片上外設(shè)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(yīng)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(jìn)行通信。在啟動時，操作系統(tǒng)必須為應(yīng)用提供一種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機(jī)制，從而關(guān)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(dāng)電路進(jìn)行時鐘計時的情況下才發(fā)生。通過關(guān)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(jī)制。CPU時鐘的"閑置"通常由"停止"或"閑置"指令觸發(fā)，其在應(yīng)用或操作系統(tǒng)閑置時進(jìn)行調(diào)用。一些DSP進(jìn)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(shè)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(shè)之外，操作系統(tǒng)還必須提供用于閑置外部周邊設(shè)備的機(jī)制。例如，一些編碼譯碼器具備可以被激活的內(nèi)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(shè)。通常情況下，看門狗定時器應(yīng)根據(jù)預(yù)定義的時間間隔提供服務(wù)，以避免其激活。這樣，減緩或中止處理的電源管理技術(shù)就可能無意中導(dǎo)致應(yīng)用故障。因此，該OS應(yīng)當(dāng)使應(yīng)用在睡眠模式期間禁用此類外設(shè)。

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(jìn)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(fù)雜的睡眠模式給予新的關(guān)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(yīng)用與在全時鐘頻率上運行該應(yīng)用并轉(zhuǎn)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(guān)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(jìn)行了大量的學(xué)術(shù)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(yīng)用中我們對其加以利用時應(yīng)當(dāng)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(jìn)而降低CPU頻率)將改變給定任務(wù)的執(zhí)行時間，從而有可能導(dǎo)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(guān)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(jìn)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(shè)進(jìn)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(shè)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(jìn)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(shè)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(yīng)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(yù)見的模式下，那些需要完全處理功率的應(yīng)用，還是有可能利用電壓縮放的。例如，便攜式音樂播放機(jī)可利用DSP進(jìn)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。