ATLAS Der Kalorimetertrigger Experimentelle Teilchen- und Astroteilchen- Physik Das Trigger-System JEM-Konfiguration und -Steuerung Zukünftige 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 ( ΔφxΔη) (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-Lesegerät 88 LVDS-Kanäle vom Präprozessor Aufgabe der JEMs: Auffinden von Jets Bestimmen der im Kalorimeter deponierten Energie Weitergabe der Ergebnisse an die nächste 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 Überwachung der Stabilität der Module Verwendung eines 3-Stufen-Triggers: ATLAS-Datennahme-Software: Statusübersicht für ein JEM Mohamed Aharrouche, Tuan Vu Anh, Bruno Bauß, Markus Bendel, Volker Büscher, Samuel Calvet, Reinhold Degele, Sebastian Eckweiler, Keith Edmonds, Frank Ellinghaus, Eugen Ertel, Frank Fiedler, Johanna Fleckner, Karl-Heinz Geib, Christian Göringer, Carsten Handel, Marc Hohlfeld, Tobias Hülsing, Gen Kawamura, Sebastian König, Lutz Köpke, Matthias Lungwitz, Lucia Masetti, Carsten Meyer, Deywis Moreno, Sebastian Moritz, Timo Müller, Andrea Neusiedl, Rainer Othegraven, Ruth Pöttgen, Nils Ruthmann, Heinz-Georg Sander, Ulrich Schäfer, Christian Schmitt, Christian Schröder, Giovanni Siragusa, Stefan Tapprogge, Tobias Weisrock, Daniel Wicke, Simon Wollstadt Zusätzlicher Informationsgewinn stagniert mit längerer Laufzeit Steigerung der Luminosität in zwei Phasen Phase 1: 6-8monatige Umbauphase Verdopplung der Ereignisrate (Luminosität ~2 · cm -2 s -1 ) Phase 2: 12-18monatige Umbauphase nochmalige Steigerung der Ereignisrate (Luminosität ~5 · cm -2 s -1 ) Vom LHC zum Super-LHC Verbesserungen des Triggers Der Ausbau zum Super-LHC bringt eine vermehrte Ereignis-Überlagerung und höhere Detektorauslastung mit sich: In Phase 1 werden dreimal, in Phase 2 bis zu 20mal so viele Ereignisse pro Kollision erwartet. Herausforderung für den Trigger: höhere Ereignisunterdrük- kung bei gleicher Effizienz Komplexere Triggeralgorithmen werden insbesondere auf der ersten Triggerstufe benötigt, wobei sich die Verarbeitungszeit und Trigger-Ausgaberate nicht erhöhen darf. Hierfür müssen zusätzliche Informationen übertragen und verarbeitet werden. höhere Datenraten auf vorhandenen Übertragungswegen wie der Rückenplatine neue Hochgeschwindigkeitsübertragung (SNAP12: Datenraten bis zu 120 Gbit/s) neue Struktur der Datenzusammenführung für flexible Algorithmen neue Verarbeitungsmodule mit zusätzlichen 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. Erfolgreiche Messungen von Datenraten bis zu 320Mb/s über die Rückenplatine Optische Übertragung bis 6.4 Gb/s, Latency 52ns, Bitfehler < GOLD: AdvancedTCA Modul 9 Prozessoren (Virtex-6) 60 Opto-Faser Eingänge bis 10 Gb/s über 200 elektrische Eingänge bis 10.0 Gb/s Programmier- schnittstelle Sockel für optische Hochgeschwindigkeits- module (SNAP12) FPGA mit elektrischen Hochgeschwindigkeits- Sendeempfängern Rückenplatinen- verbinder mit 400 Kanälen Simulation der Detektorauslastung bei unterschiedlichen Luminositäten Ein Szenario für eine neuartige Datenzusammenführung Der Backplane- und Link-Tester BLT Mainzer Beiträge: Entwicklung der kompletten Test- und Kalibrationssoftware der JEMs im Rahmen der Online-Software Entwicklung der Firmware für den Jet-Energiesummen-Prozessor Zeitkalibration eines JEP: fehlerfreie Fenster für 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 für einen Topologie-Prozessor GOLD