本文的研究内容是“低功耗进程调度算法”。这种算法通过改进进程调度策略，达到降低功耗的目的。此类算法的作用是：1．在通用系统方面，由于功耗降低而使芯片热量下降，可以取消散热装置，以使计算机能够更小、更安静、更可靠；2．在嵌入式系统方面，用来延长电池供电系统的工作时间，此类系统包括手机、笔记本电脑、GPS(全球定位仪)等。低功耗进程调度算法又称为“DVS(动态调压)算法”。和其他低功耗算法(例如DPM算法)相比，DVS算法的优点是降耗效果好、便于移植。DVS算法的核心问题是功耗和实时性的矛盾：为了降低功耗，就要降低频率，而这可能破坏实时性。如何把握功耗和实时性的平衡，是最主要的问题。以文献[Mar94]为标志，从那以来，已经有许多论文提出了各自的DVS算法。这些算法可以分成在线和离线两大类。这些算法都不够实用，具体表现在：1．在线算法通过“窗口”统计CPU利用率，这导致功耗浪费，并且也无法确定合适的窗口尺寸；2．无论在线还是离线算法，均假设进程是自由运行的，这显然和实际不符。为了克服现有算法的缺点，本文首先提出并证明了最优低功耗调度定理，还证明了任何在线算法都不可能是强实时的：这两点对算法研究具有指导意义。本文提出了两个新的DVS算法。一个是自适应DVS算法。这是一种在线算法，它统计的不是CPU利用率，而是“频率利用率”，并且也不是通过窗口统计的。这就使它摆脱了现有在线算法的缺点。实验数据表明：它的降耗效果不但优于主要的在线算法，甚至还优于离线算法。它的实时性也可以接受：在合适的硬件平台上，平均每运行1000次，破坏实时性不会超过2次。第二个是DP-DVS算法，这是一个离线算法。它的特点是：注意到了进程并不是“自由”运行的，彼此间存在制约、依赖的关系。该算法利用依赖关系树确定进程的合理执行次序，再利用最优低功耗调度定理确定合理执行频率。该算法还具有一定的死锁避免能力，有助于增强系统健壮性。上述两个算法的开销都很小。因此，都具有较高的工程应用价值。本文还研究了进程调度和电池性能之间的关系。以前也有一些文献研究这个问题，但是它们的方法是基于化学、电子线路的，因此其结论的通用性、权威性较差。本文采用了新的研究方法，基于电池的放电曲线和基本物理知识，其结论具有很好的通用性和权威性。主要结论是：应该优先运行频率较高的进程，简称“高频率优先”原则。本文通过实际放电实验，验证了该结论。这个结论可以用来遴选、改进低功耗算法。作为示范，本文利用该结论改进了一个现有DVS算法。围绕上述的定理、两个算法和电池问题，本文还论述了其他相关方面，比如功耗的产生机制、计算机系统中的功耗分布情况、现有操作系统的进程调度算法、CPU性能对DVS算法性能的影响、现有各种DVS算法的特点和优缺点、模拟和评估手段等。本文的工作也表明：只有当CPU的主频能连续调节的时候，DVS算法的效果才能充分发挥。目前还没有这样的CPU，因此是值得开发的。