Relativistic Heavy Ion Collider. Data AcQuisition. and. Adatfeldolgzás és a Relativisztikus nehézion ütköztető. Kun Jeromos

Átírás

1 Relativistic Heavy Ion Collider and Data AcQuisition Adatfeldolgzás és a Relativisztikus nehézion ütköztető 1

2 Miről is lesz szó... Hol található és mi is az a RHIC? Pár technikai adat! Egy kísérleti mérés vázlata és az elektronika. Triggerek, miért is kellenek? Hátráltató tényezők... Az értékes adatok kiválogatása, feldolgozása. 2

3 Long Island, New York 3

4 Technikai részletek Két egymást keresztező gyűrűpár 3834 méter kerületű hexagonális alakúak Ütköztetni a 6 keresztezési ponton lehet darab szupravezető nióbium titán mágnes a gyűrűkben; a részecskék irányítására. Tipikus ütköztetések: p+p, d+au, Cu+Cu, és Au+Au. Tömegközépponti energia, akár 500 GeV (p+p ütköztetés). Ütközési sebesség a fény sebességének 99,995% a. 4

5 Vázlatosan, egy mérési elrendezés 5

6 Hátráltató tényezők... Az ütközés után nem kívánt hátraltató tényezők miatt időbe telik, míg ki tudjuk választani azt az eseményt ami érdekel bennünk és ennek az adatait tudjuk is rögzíteni. Emiatt késések keletkeznek, mert: Szükség van némi időre amíg a trigger elektronika meghozza a trigger döntést. A jeleket el kell vinni az elektronikához. A jelek egy hosszú kábelen át mennek. 6

7 Kicsit részletesebben a késésről Az elérhető legjobb kábellelen is a késés 4 ns/m. Míg megérkezik a trigger jel 150 ns. Míg megszületik a trigger döntés 350 ns. 7

8 Mit lehet tenni, hogy ne legyenek ilyen késések? Van egy bank. Analóg Memória Egységek (AMU) tárolják a jelet egy kis időre, hogy legyen ideje a Level 1 triggernek meghozni a döntést, hogy az eseményt meg kell e tartani vagy el kell e dobni. Ezek az egységek a detektornál vannak, vele rövid kábellel összekötve vagy a detektor részeként (FEM Front End Module). 8

9 Akkor most ábrával is... Erre a megoldásra az ad lehetőséget, hogy pontosan tudjuk egy ütközés mikor történik. Így már van idő a döntést meghozni. Nincs több késés! 9

10 A triggerek története (evolúciója) Trigger: Egy olyan eszköz, mely gyorsan dönt arról valamilyen kritérium alapján, hogy egy eseményt rögzíteni kell e. Avagy jelez egy eseményt. Fajtái: Ön triggelő eszközök: Geiger Müller számláló, Buborék kamra, Level 0 trigger: egyéb eszközök jelei, amikor az esemény bekövetkezik. Blue logic: eszközök kombinációja határozza meg a trigger viselkedését. 10

11 A triggerek története (evolúciója) Level 1 trigger, Esemény elutasítás: az esemény feldolgozás a Level 0 triggerrel kezdődik, majd a Level 1 gyorsan tisztázza, ha az esemény nem jó. Level 1 trigger, AMU: a jeleket eltároljuk, digitalizáljuk, és később döntünk. Level 1 trigger, FPGA elektronikával: lehetőség a jelek előfeldolgozására. Level 2 trigger: gyors szoftveres analízise az adatoknak. Csak a jó adatokat tartjuk meg. ( FPGA: a felhasználás helyén programozható logikai kapumátrix) 11

12 Mit várunk el egy jó trigger rendszertől? Legyen lehetőség a detektor alrendszerek különböző kombinálására. Legyen könnyen konfigurálható a rendszer. Legyen lehetőség beállítani és szállítani különféle trigger jeleket. Legyen képes minden adatát rögzíteni egy érdekesnek ítélt eseménynek. Legyen képes segíteni egy érdekes esemény kiválasztását a sok más esemény közül. 12

13 PHENIX alrendszerei (8 óra irányban) 14 alrendszert tartalmaz. Az alrendszerek szinkronban tudnak működnek. Mérhet egyedül, vagy a detektorok valamilyen csoportjával. 13

14 Adatfeldolgozás, PHENIX 14

15 Vázlatosan az adatfolyam (részletesen itt) 15

16 Granule, a legkisebb hardver egység, amiből még adatot tudunk kiolvasni Tartalmaz: Granule Timing Module (GTM) Front End Module (FEM) Data Collection Module (DCM) 16

17 Partícionálás Szeretnénk az alrendszerek detektorait külön is hangolni és például csak néhány detektort használva mérni. Ezért képesnek kell lenni kisebb részekre (Granule) bontani a PHENIX et. Ezeket a különálló Granule okat aztán kombinálva vagy az összeset együtt is használhatjuk. Ezek egységekbe szervezését hívjuk partícionálásnak. 17

18 Partícionálás 18

19 A mozaik szavak... GTM Granule Timing Module Ez a modul a karmestere minden FEM műveletnek. Küld egy másolatot a RHIC órájából a FEM nek. Elküldi a trigger jelet neki, hogy kezdje meg a digitalizást/kiolvasást. DCM Data Collection Module A magja egy specializált CPU, egy kevés memóriával és férőhellyel egy FPGA kártyának. Megkapja az adatokat a FEM től, tömöríti az adatokat. Majd elküldi a partíciós modulnak és az Event Builder nek. 19

20 A mozaik szavak... LL1 és GL1 Az egyes detektorok generálnak egy Local Level 1 jelet Hé, találtam valamit, ami érdekesnek néz ki. A jelüket elküldik a Global Level 1 nek, hogy meghozza a végső döntést. Tehát a Globel Level 1 megkapja a LL1 plusz még egyéb jeleket és ebből kialakítja a globális trigger választ. Majd ezt elküldi az MTM nek (Master Timing Module), hogy a partícióban érintett összes Granule nek szétküldje. 20

21 Adatfeldolgozás A trigger döntés lépései: FEM LL1 Reduced Bits RB GL1 Accept FEM FEM DCM EvB LL2 HD 21

22 Adatfolyam, most még részletesebben a 15. diáról Az előző gondolatmenetet ott hagytuk abba, hogy a DCM elküldi az adatait az Event Builder nek. Az EvB összeállítja az egész eseményt a töredékekből (a felé küldött csomagolt adatokból). 22

23 Az Event Builder részletesen ASEB (SubEvent Buffers): megkapja a DCM től az adatokat, majd egy eseményt részleteiben átküldi az ATM alapú crossbar switch en az ATP nek (Assembly and Trigger Processor). Mivel az ATP összeállítja az esemény töredékekből a teljes eseményt, így itt van először lehetőség arra, hogy a Level 2 trigger végig fusson az adatokon. Az ATP továbbküldi az adatokat a Buffer Boxes nak. Ezek egyenként két PC ből állnak, mindegyik 2 TB os merevlemezzel. 23

24 Az Event Builder részletesen A Buffer Boxes ban addig vannak átmenetileg tárolva az adatok amíg át nincsenek küldve RCF be (RHIC Computing Facility). Itt majd szalagos tárolóegységen lesznek tárolva. A Buffer Boxes PC k, két Alteon Gigabit hálókártyával rendelkeznek, egyikkel egy lokális hálóba vannak kötve; és a másik nagy sebességű net kapcsolattal a RCF el vannak összekötve. Apropó: Hol alszanak a bitek? A hálókártyán. :) 24

25 Köszönöm szépen a figyelmet! Felhasznált források: Martin L. Purschke: Online and Offline Computing systems in the PHENIX experiment Sergey Belikov: PHENIX TRIGGER SYSTEM David L. Winter: Event Building at Multi khz Rates Tony Frawley: PHENIX Level 2 Ttrigger system 25