Post on 27-Jan-2016
description
Stefan Rieke, Johannes Gutenberg-Universität, rieke@uni-mainz.de
ATLAS Level 1 Trigger, Jet/Energiesummen-Module
LHC, ATLAS-Detektor
Triggersystem
Jet/Energiesummen-Modul (JEM)
Testmessungen
Zusammenfassung
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 2
Schwerpunktsenergie:
Umfang Beschleuniger :
Luminosität :
Strahlkollisionsrate :
TeV14
km26,6
cm²s13410
40MHz
Proton-Proton Speicherring am CERN/Genf
Large Hadron Collider(LHC)
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 3
ATLAS-DetektorMuon Detectors
Solenoidal Magnet
Inner DetectorElectromagnetic Calorimeters
Hadronic Calorimeters
Toroidal Magnets
Technische Daten:•Länge: 42m•Höhe: 22m•Gewicht: 7000t•Auslesekanäle: 108
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 4
Wirkungsquerschnitte am LHC
Bunch crossing rate: 40 MHz Physikalisch interessante
Ereignisse im Vergleich zu Untergrund extrem klein: weniger als eines in 108 Ereignissen
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 5
ATLAS-Triggersystem Level-1 (Hardware-Stufe) aufgeteilt in
Myon- und Kalorimeter Trigger
Eingangsdaten Kalorimeter Trigger: Analoge Energiesummen aus den Kalorimetern in × = 0.1 × 0.1
Triggerentscheidung innerhalb von maximal 2 µs Hardware-Implementation
Ereignisrate muss von 40 MHz auf 75 kHz Triggerrate reduziert werden
Generierung des Level-1 Triggers (L1-Accept) mit Hilfe von physikalischen Signaturen (Cluster, Jets, Energie usw.) aus einem Ereignis
Koordinaten der jeweiligen Signaturen werden als „Region of Interest“ (ROI) an das Level-2 Trigger System weitergegeben
Level-2/3 (Software-Stufen), Rechnerfarmen
Daten-Speicherung1,5 MByte/Ereignis
~300 MB/s
<10
kH
z
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 6
Kalorimeter-Trigger-Übersicht
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 7
Jet/Energiesummen Prozessor
CPU1CPU2 JE
MJEMJEMJEMJEMJEMJEMJEMJEM
JEMJEM JEMJEMJEMJEM
JEM
CMM
TCM
CMM
Energy-sum Jet
JEP 2 Crates
16xJEMs, 2xCMM, 1xTCM, 1xCPU CMM Common Merger Modul:
Sammelt die Daten von den 16 JEMs und leitet sie komprimiert weiter. TCM Timing Control Modul:
Steuert den zeitlichen Ablauf der Module im Crate und sendet Kommandos zu den Modulen im Crate (z.B.: L1A).
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 8
Zuordnung der Eingangskanäle
HCALECAL
ZW
HG
FE
DC
BA
V
1 2 3 4
Prozessierter Datenbereich:
11 × 7 ( × )
Kerngröße: 8 × 4 ( × )
Vom PPr duplizierte Bereiche
Duplizierte Bereiche von benachbarten JEMs
HCALECAL
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 9
Jet/Energiesummen-Modul (JEM)
Eingangs-Module
Backplane(2mm
CompactPCI, 576 Pins)
Jet-Prozessor
Sum-Prozessor
TTCdec
G-Link-Modul
CanControllerFlash Card
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 10
JEM, Datenpfad
88 LVDS Verbindung vom PPM
Eingangs-Prozessoren
Jet-Prozessor
Sum-Prozessor
RoI LVL2
DAQ
G-Link-Modul
Daten zum linken und rechtem JEM (165 Signale)
Daten von benachbarten
JEMs
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 11
Tests Standalone Tests in Mainz
Werden die Daten einwandfrei auf dem Modul verarbeitet?
Funktioniert die Kommunikation auf dem Modul zwischen den einzelnen Prozessoren?
Werden die prozessierten Daten richtig weitergeleitet (L2, TDAQ)?
Integrationstest am RAL Funktioniert die Kommunikation der verschiedenen
Module untereinander? Läuft das JEM synchron zu den anderen Modulen Werden die prozessierten Daten zu den anderen Modulen
richtig weitergesendet? Teststrahlmessungen am CERN
Wie verhält sich die Kalorimeter-L1-Triggerstufe unter realitätsnahen Bedingungen?
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 12
Ansteuerung des JEM via HDMC
Jeder FPGA kann einzeln programmiert werden.
Statusanzeige aller FPGAs
Status JEM
Laden verschiedener Konfigurationsdateien
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 13
Steuerung des JEM, ATLAS Online Software
Offizielle ATLAS Online Software (TDAQ).
Aufgaben der Online Software: Konfigurieren Kontrollieren Überwachen von Sub-
Komponenten Über die Online Software laufen
keine echten Physik-Daten. Wir (Mainz) müssen ein
Software Modul zur Verfügung stellen, mit dem auf das JEM zugegriffen werden kann.
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 14
Online Software
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 15
Mainz Teststand
JEM
CPU
Crate
Rack
TCM
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 16
Tests in Mainz
Daten können auf zwei Wege in das JEM gelangen:1. Playback Memory2. DSS Module (DataSinkSource)
Mit dem zweiten DSS-Module (links) wird die Stabilität der G-Link Verbindungen überprüft.
JEM
Playback filled via VME
DSSDSS
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 17
Tests am RAL
Test des JEMs mit anderen Komponenten vom L1-Trigger. Hier zwei Merger Module (CMM), die die Information
der gefundenen Jets und der deponierten Energie im Kalorimeter sammeln.
CMM 2xJEM CMM
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 18
Teststrahlmessung Idee der Teststrahlmessung:
Erfahrungen für die Inbetriebnahme des ATLAS-Detektors sammeln.
Testen und Verifizieren der Prototypen unter realitätsnahen Bedingungen.
Gemeinsame Auslese aller Subdetektorkomponenten.
Das erste und einzige Mal, das die L1-Kalorimeter-Triggerstufe im Teststrahl mit 40 MHz Ereignissrate getestet wird.
Erst am Ende der Teststrahlmessung wird die Massenproduktion der L1-Kalorimeter-Trigger Komponenten gestartet.
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 19
TeststrahlmessungTilcealmodules
Muon chambers
LAr CryostatTRTPixels & SCT
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 20
Teststrahlmessaufbau
Stefan Rieke Maria Laach September 2004 21
Zusammenfassung
Das JEM ist eine sehr wichtige Komponente des ATLAS Experimentes mit vollgender Aufgabe: Auffinden von Jets Bestimmung von ET
Eigenschaften des JEMs: Analysieren der Daten ohne Totzeit Die Daten werden rein Digital verarbeitet.
Aufwendige Tests während der Entwicklung sind nötig, um eine einwandfreie Integration des JEMs in den L1-Kalorimeter-Trigger zu gewährleisten.
Wenn die Teststrahlmessungen im Sept. Okt. Erfolgreich sind: Vergleich der gemessenen Daten mit Monte-Carlo-Studien.