随着嵌入式系统智能化技术的持续发展，系统的能耗问题已成为亟待解决的难题。某宇航公司研发的一款手持式野外辅助装备，需要较长的巡航时间，由于设计时对功耗问题考虑不周，使得产品出现了批次责任事故。公司领导决定抽调王工等5人组建专门的攻关小组，要求在三个月内完成故障归零。王工接到任务后，经反复论证 与实验，给公司提交了一份基于软件动态节能的改进方案，得到了领导及专家的好评。
【问题1】（7分）
在嵌入式系统中节能技术一般分为静态节能和动态节能两种，请用300字以内文 字分别说明什么是静态节能技术和动态节能技术，并列举三种动态节能技术。
【问题2】（6分）
王工的方案得到认可后，他带领团队研究了调度方式和系统能耗之间的关系，请用150字以内的文字说明为了节约系统能耗而采用的设备调度策略的核心思路，并说明设备调度策略与任务实时性的关系。
【问题3】（12分）
根据上述设备有效调度时刻的策略，分析以下实例，并将答案写在答题纸上。
手持式野外辅助装备由三个实时任务和三个独立设备组成（分别表示为：t1、t2 和t3；s1、s2和s3），表3-1给出了手持式设备实时任务的时间参数表，这些任务使用独立的设备并且所有设备的特征一致，各设备待机超时可直接进入睡眠状态，处于睡眠状态的设备要经过转换状态后才能进入运行状态。假设初始状态（t=0）设备处于工作状态，且所有设备的工作状态功率为60mw/ms，转换功率为30mw/ms，睡眠功率 为10mv/ms。同时假设设备被唤醒的转换时间为10ms。设备待机后被关闭的超时值为10ms。
图3-1给出了未考虑节能需求时任务调度算法，在采用了设备有效时刻调度策略之后，三个设备100ms周期内将按一定顺序被依次关闭和唤醒。图3-2给出了采用设备有效时刻调度策略后s1的功率随时间的变化规律。请计算此时三个设备在100ms 周期内的功耗，并计算100ms周期内，每个设备的节能比。
节能比 = （未节能情况下的系统能耗 - 节能后系统能耗）÷ 未节能情况下的系统能耗
表3-1实时任务事件参数表
图3-1 任务调度算法
图3-2 设备s1的功率随时间变化情况
正确答案及解析
正确答案
解析
【问题1】
静态节能技术是在编译时刻对代码扫描，找出可以针对目标平台特性优化的部分进行代码重构。
动态节能技术是在设备运行时根据任务负载、功率与输入电压平方的线性关系等进行运行状态以达到节能的技术，主流的动态节能技术有动态电压调节、动态频率调节、动态电源管理、动态电压缩放、体偏压调节、自适应衬底偏置等。
【问题2】
在不违背时限，保证延迟的前提下，合理调度任何到各设备上，求得最佳调度以降低系统能耗。
设备调度策略是直接影响任务实时性能的因素。
【问题3】
s1、s2和s3在不考虑节能调度算法的情况下，100ms周期内的能耗都是60×100=6000mw。
根据图3-2，在考虑了节能调度算法的情况下：
s1的能耗：60×10+60×10+10×20+30×10+60×10+60×10+10×20+30×10 = 3400mw
s1的节能比：（6000-3400）/6000=0.43。
s2的能耗：60×10+60×20+60×10+10×30+30×10+60×20 = 4200mw
s2的节能比为：（6000-4200）/6000=0.3。
s3的能耗：60×10+10×10+30×10+60×30+60×10+60×10+60×10+10×10 = 4700mw
s3的节能比：（6000-4700）/6000=0.22。
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