A PET-adatgy adatgyűjtés informatikai háttereh Nagy Ferenc Elektronikai osztály, ATOMKI
Eleveníts tsük k fel, hogy mi is az a PET! Pozitron Emissziós s Tomográfia Pozitron-boml bomló maggal nyomjelzünk nk Ez FIZIKA Nyomjelzett anyagot bejuttatjuk a szervezetbe Ez KÉMIAK Koncentr tráció-eloszás s alakul ki (funkcionális kép) k Ez BIOLÓGIA Ezt az koncentráci ció-eloszlást st kell meghatároznunk Ez pedig: matematika, fizika, elektronika, INFORMATIKA, stb.
A PET alapelve Koincidencia!
Adatgyűjt jtés Adattárolás Detektor gyűrű Adatgyűjtés Rekonstrukció Az adat 3 formában van jelen: Egyedi események Projekciós képek Rekonstrukciós kép
Adatgyűjt jtés Adattárolás Detektor gyűrű Adatgyűjtés Rekonstrukció Projekciós kép alapú megoldás Lista módú, időbélyegre alapozott módszer
Projekciós s képk alapú megoldás közvetlen kábelezés hálózati kapcsolat Detektor gyűrű Központi feldolgozó elektronika Detector Pair Energy Status Egyedi mérések elektromos jele Koinc. esemény (32/64/128 bits) Adat redukció ( koincidencia események ) Projekciós képek létrehozása, tárolása
Lista módú, m, időbélyegre alapozott módszerm hálózati kapcsolat hálózati kapcsolat Detektor gyűrű Hálózati csomópont 1. Timestamp PositionEnergy Status 2. Timestamp PositionEnergy Status 3. Timestamp PositionEnergy Status Timestamp Egyedi mérések elektromos jele Position Energy Egyedi esemény (32/64/128 bits) Status n. Timestamp PositionEnergy Egyedi események listában tárolása Status
Az esemény keletkezése PET detektormodul: γ-photon Front-end Electonics electronic signal Analog Digital Conv. digitized signal Digital Signal Processing Network Controller network packet Network Timestamp EVENT Position Energy Status
Projekciós s vs. Lista módúm módszer Projekciós Lista módú Előnye Kis sebességű hálózat elegendő Kis mennyiségű adatot kell tárolni (~MBájt) Nincs adatredukció Utólagos szelekció, korrekció Nincs komplex központi feldolgozó elektronika Hátránya Nem megfordítható adatredukció Nincs utólagos szelekció, korrekció komplex, nagy sebességű központi feldolgozó elektronika Nagy Sebességű hálózat szükséges (~Mbit/s) Nagy mennyiségű adatot kell tárolni (~GBájt)
Milyen hálózati h kapcsolatot érdemes használni az adatgyűjt jtéshez? Szélesk leskörűen en elterjedt technológia Sokan, folyamatosan, tesztelik ( debug( debug ) Megbízhat zható Olcsó
Ethernet alapú hálózati adatgyűjt jtés lista módban Egy jój választás s az Ethernet és s Internet Protocol (IP) alapú gyűjt jtés Szélesk leskörűen en elterjedt technológia Kereskedelmi forgalomban elérhet rhető 10/100/1000 Mbit/s sávszs vszélességgel Szinte minden számítógép p architektúra ra és operáci ciós s rendszer támogatjat
Ethernet / IP csomag felépítése Ethernet IP UDP/TCP Payload Transmission Control Protocol (TCP) User Datagram Protocol (UDP) Megbízható Többlet sávszélességet használ a küldő és fogadó közötti párbeszédre Nem megbízható Nincs párbeszéd a fogadó és küldő között
Az UDP csomagok használata Az UDP ugyan nem megbízhat zható,, de: Zárt alhálózatban a kommunikáci ciós s hibákb kból származ rmazó csomagvesztés s alig fordul elő Némi csomagvesztés s a mérés m s statisztikus jellegéből l adódóan an nem befolyásolja a végeredményt A PET-adatgyűjtésre használt csomag felépítése: Ethernet IP UDP PET Event Data
Adatgyűjtés minipet2-vel Detektor modul Ethernet csatlakozás
Adatgyűjtés minipet2-vel Ethernet Switch Ethernet Adatgyűjtő számítógépek
minipet2 detektormodul: γ-photon Front-end Electonics electronic signal Analog Digital Conv. digitized signal FPGA DSP PPC single event Ethernet PHY LINUX ( intelligence ) Ethernet packet Ethernet Network
Mi az FPGA? Egy digitális chip Field Programmable Gate Array Újrakonfigurálható digitális áramkör ( Transformers )
Mit jelent az újrakonfigurálás? Logic Blocks : Digital schematic: Újrakonfigurálás A B D C Y X FPGA
FPGA programozás HDL (Hardware Description Language), pl.: VHDL Ez nem szekvenciális kód, nem hagyományos programozási nyelv, csak úgy néz ki Digitális áramkört ír le, párhuzamosság C++ szintaxis: VHDL szintaxis: Egymás után Párhuzamosan!
Processzor az FPGA-ban (beágyazott rendszer) FPGA-ba integrált processzor Pl: PPC (Power PC) FPGA Per 2 FPGA lábak (IO) Modul 1 Periféria 1 PPC Periféria 3 Modul 2 Periféria 6 Periféria 4 Modul 3 Per 5
Processzor az FPGA-ban Ha nincs FPGA-ba integrált processzor Akkor a logikai blokkokból is lehet hajtogatni processzort, pl: MicroBlaze FPGA Per 2 FPGA lábak (IO) Modul 1 Periféria 1 Periféria 6 Micro Blaze Periféria 3 Periféria 4 Modul 2 Modul 3 Per 5
Összefoglalás PET alapelve (koincidencia) Adatgyüjtés lehet: - projekciós kép alapú (adatredukció) - lista módú (nincs adatredukció) Jól használható hálózati protokoll: - Ethernet, IP - UDP (gyors, nem megbízható) FPGA: proramozható digitális áramkör, TRANSFORMERS Számítógép az FPGA-ban! :)
Köszönöm m a figyelmet!