ATLAS Der Kalorimetertrigger Experimentelle Teilchen- und Astroteilchen- Physik http://www.etap.physik.uni-mainz.de/atlas http://atlas.ch Das Trigger-System

  • View
    109

  • Download
    6

Embed Size (px)

Transcript

  • Folie 1
  • ATLAS Der Kalorimetertrigger Experimentelle Teilchen- und Astroteilchen- Physik http://www.etap.physik.uni-mainz.de/atlas http://atlas.ch Das Trigger-System JEM-Konfiguration und -Steuerung Zuknftige Verbesserungen Kalo Myon Spur Herausforderung: Verarbeitung einer Ereignisrate von 40 MHz zur Selektion seltener interessanter Ereignisse und Reduktion der Datenmenge 1. Trigger Stufe < 75 kHz Pipeline Speicher Auslese Aufzeichnung der Daten Ereignisfilter ~100 Hz 2. Trigger Stufe ~1 kHz Datenkomposition DatenrateZeit pro Ereignis ~1 PByte/s 550 MByte/s 2,5 s ~ 10 ms ~ 1 s Daten: Analoge Summen von Kalorimeterzellen ( x) (0.2x0.2) (0.1x0.1) Eingangs-/Ausgangsdaten DAQ RODs RoI RODs Jet/E T (JEP) CTP Pre- Proz. (PPr) E/ /had (CP) Datenaufzeichnung Level 2 Level-1-Kalorimeter-Trigger (0.1x0.1) Jet-Energiesummen-Prozessor (JEP) Kalo: Kalorimeterdaten Myon: Myonenspurkammerndaten Spur: Spurpunkte aus dem inneren Detektor RoI: Region of Interest PPr: Preprocessor CP: Cluster Processor JEP: Jet Energy Processor CTP: Central Trigger Processor Jet-FPGA Energiesummen-FPGA LVL2 DAQ Optisches Link-Modul Eingangsmodule FlashCard-Lesegert 88 LVDS-Kanle vom Prprozessor Aufgabe der JEMs: Auffinden von Jets Bestimmen der im Kalorimeter deponierten Energie Weitergabe der Ergebnisse an die nchste Triggerstufe Dieses Subsystem besteht aus 32 Jet-Energiesummen- Modulen (JEMs), die den gesamten Detektor abdecken und in Mainz entwickelt wurden. Online-Software: Kalibration der Module Konfiguration/Steuerung der Module berwachung der Stabilitt der Module Verwendung eines 3-Stufen-Triggers: ATLAS-Datennahme-Software: Statusbersicht fr ein JEM Mohamed Aharrouche, Bruno Bau, Markus Bendel, Volker Bscher, Reinhold Degele, Sebastian Eckweiler, Keith Edmonds, Frank Ellinghaus, Eugen Ertel, Frank Fiedler, Johanna Fleckner, Karl-Heinz Geib, Christian Gringer, Carsten Handel, Marc Hohlfeld, Gen Kawamura, Sebastian Knig, Lutz Kpke, Matthias Lungwitz, Carsten Meyer, Timo Mller, Andrea Neusiedl, Rainer Othegraven, Levan Qalabegishvili, Heinz-Georg Sander, Ulrich Schfer, Christian Schrder, Thomas Schwindt, Giovanni Siragusa, Stefan Tapprogge, Tuan Vu Anh, Tobias Weisrock, Daniel Wicke Zustzlicher Informationsgewinn stagniert mit lngerer Laufzeit Steigerung der Luminositt in zwei Phasen Phase 1: 6-8monatige Umbauphase Verdreifachung der Ereignisrate (Luminositt ~3 10 34 cm -2 s -1 ) Phase 2: 12-18monatige Umbauphase nochmalige Steigerung der Ereignisrate, insgesamt um ca. eine Grenordnung (Luminositt ~10 35 cm -2 s -1 ) Vom LHC zum Super-LHC Verbesserungen des Triggers Der Ausbau zum Super-LHC bringt eine vermehrte Ereignis-berlagerung und hhere Detektorauslastung mit sich: In Phase 1 werden dreimal, in Phase 2 bis zu 20mal so viele Ereignisse pro Kollision erwartet. Herausforderung fr den Trigger: hhere Ereignisunterdrk- kung bei gleicher Effizienz Komplexere Triggeralgorithmen werden insbesondere auf der ersten Triggerstufe bentigt, wobei sich die Verarbeitungszeit und Trigger-Ausgaberate nicht erhhen darf. Hierfr mssen zustzliche Informationen bertragen und verarbeitet werden. hhere Datenraten auf vorhandenen bertragungswegen wie der Rckenplatine neue Hochgeschwindigkeitsbertragung (SNAP12: Datenraten bis zu 120 Gbit/s) neue Struktur der Datenzusammenfhrung fr flexible Algorithmen neue Verarbeitungsmodule mit zustzlichen Algorithmen Verwendung neuster FPGA-Generationen (z.B. Xilinx Virtex-6/Virtex-7) Test- und Prototypenmodule (BLT / GOLD) In Mainz wurde ein Backplane- und Link-Tester (BLT) gebaut. Ein Prototyp eines Topologie- Triggermoduls (GOLD) ist in Entwicklung. Messungen von hheren Datenraten ber die Rckenplatine Tests optischer Hoch- geschwindigkeits- bertragung GOLD: AdvancedTCA Modul 9 Prozessoren (Virtex-6) 60 Opto-Faser Eingnge bis 10 Gb/s ber 200 elektrische Eingnge bis 10.0 Gb/s Programmier- schnittstelle Sockel fr optische Hochgeschwindigkeits- module (SNAP12) FPGA mit elektrischen Hochgeschwindigkeits- Sendeempfngern Rckenplatinen- verbinder mit 400 Kanlen Simulation der Detektorauslastung bei unterschiedlichen Luminositten Ein Szenario fr eine neuartige Datenzusammenfhrung Der Backplane- und Link-Tester BLT Mainzer Beitrge: Entwicklung der kompletten Test- und Kalibrationssoftware der JEMs im Rahmen der Online-Software Entwicklung der Firmware fr den Jet-Energiesummen-Prozessor Zeitkalibration eines JEP: fehlerfreie Fenster fr jedes JEM Bild eines Jet-Energiesummen-Moduls (JEM) Aufgaben: Auffinden von Jets, Elektronen, Photonen und Taus Bestimmung der im Kalorimeter deponierten Energie Starke Reduzierung der Datenrate durch geschickte Selektion Studie fr einen Topologie-Prozessor GOLD