近年来，处理器的性能依然遵循摩尔定律不断提高，功耗也随之增加。各类便携智能终端和移动通讯设备迅速普及，人们对移动计算的要求越来越高。这些移动计算设备通常采用电池作为重要的电力来源，而电池技术近年来没有重大突破。如何降低功耗，以便在有限的体积、重量等设计约束下，实现移动计算设备高性能，长使用时间的设计目标，成为众多系统设计者研究的重点。 本文对嵌入式系统的功耗和性能进行了综合研究，首先对嵌入式系统的功耗问题进行了介绍；然后介绍了功耗的基本知识，对目前国内外对功耗问题的研究现状按照逻辑设计级，架构设计级和操作系统级进行分析和概括；进而在体系架构层次，提出了一种基于高频值的可重构数据Cache设计，一方面对数据局部性进行优化，一方面对高频值数据进行优化，以实现性能和功耗的平衡，并在模拟器上进行了实现和验证；在操作系统层次，在XScale的电源管理系统的基础上，进行了分析，对其动态电源管理算法提出了内存访问模型，动态采样等改进；最后总结全文，对嵌入式系统的功耗和性能研究进行总结和展望。