在迅速发展的移动计算领域，广泛应用的嵌入式系统的结构和功能越来越复杂，能耗也越来越高。降低系统能耗对延长电池的使用时间起到重要作用。如何在满足功能和性能需求的前提下，有效降低系统能耗，已经成为嵌入式系统和移动计算领域中亟待解决的问题。　　 本论文以嵌入式系统低能耗设计为研究背景，从两个方面研究降低系统能耗的关键技术。在操作系统电源管理方面，研究了操作系统电源管理模型和针对交互嵌入式系统的电源管理策略，设计实现了自适应电源管理系统。在操作系统能耗优化设计方面，研究了嵌入式操作系统能耗估算方法和优化设计方法，分析了嵌入式操作系统能耗特征，并提出优化方法。具体而言，本文的研究内容如下：　　 1.针对操作系统如何管理电源的问题，研究分析了电源管理系统、被管理对象及电源管理过程，提出了一种嵌入式操作系统自适应电源管理模型。在模型基础上，提出了电源管理决策原则和工作负载资源需求预测模型。该模型是本文后续的操作系统电源管理策略与机制研究的基础。　　 2.为了改进交互嵌入式系统的电源管理决策效果，研究了人机交互过程中设备和处理器上工作负载变化的特征及其相关因素，提出了交互环境下的动态功耗管理策略和基于场景的动态电压调节策略。实验结果表明，比已有的设备动态功耗管理和处理器动态电压调节策略多节约能耗分别为16.7％.27.5％和11％-34％。　　 3.为了使嵌入式操作系统能够自适应管理电源，研究了电源管理机制，设计实现了包括自适应监测器、实时决策器和硬件功耗状态控制器的自适应电源管理系统，有效支持电源管理，并能够支持嵌入式系统硬件平台多样性和电源管理软件复用。　　 4.为了解决嵌入式操作系统和应用软件的能耗评估和优化设计问题，研究并提出了一种基于模拟器和微体系结构能耗模型的嵌入式操作系统能耗评估优化方法，并实现了嵌入式操作系统能耗估算工具。实验表明，该方法能够对操作系统能耗进行细粒度的量化分析，有效支持嵌入式操作系统及应用软件的能耗评估与优化设计。　　 本论文的研究工作表明：嵌入式系统具有专用性、实时性、多性能级别需求等特性，针对特定应用领域的系统特性和性能要求，进行性能/能耗之间细粒度的权衡：以及采取细粒度的软件能耗评估和优化方法，是解决嵌入式操作系统低能耗设计问题的有效途径。