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 300 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, Bruno Bauß, Markus Bendel, Volker Büscher, Reinhold Degele, Sebastian Eckweiler, Keith Edmonds, Frank Ellinghaus, Eugen Ertel, Frank Fiedler, Johanna Fleckner, Karl-Heinz Geib, Christian Göringer, Carsten Handel, Marc Hohlfeld, Gen Kawamura, Sebastian König, Lutz Köpke, Matthias Lungwitz, Carsten Meyer, Timo Müller, Andrea Neusiedl, Rainer Othegraven, Levan Qalabegishvili, Heinz-Georg Sander, Ulrich Schäfer, Christian Schröder, Thomas Schwindt, Giovanni Siragusa, Stefan Tapprogge, Tuan Vu Anh, Tobias Weisrock, Daniel Wicke Zusätzlicher Informationsgewinn stagniert mit längerer Laufzeit Steigerung der Luminosität in zwei Phasen Phase 1: 6-8monatige Umbauphase Verdreifachung der Ereignisrate (Luminosität ~3 · cm -2 s -1 ) Phase 2: 12-18monatige Umbauphase nochmalige Steigerung der Ereignisrate, insgesamt um ca. eine Größenordnung (Luminosität ~10 35 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 von bis zu 120 Gb/s) neue Struktur der Datenzusammenführung für flexible Algorithmen neue Verarbeitungsmodule mit zusätzlichen Algorithmen Verwendung neuster FPGA-Generationen (z.B. Xilinx Virtex-5/Virtex-6) Backplane- und Link-Tester (BLT) In Mainz wurde der Backplane- und Link-Tester entwickelt und gebaut: Tests und Messungen von höheren Daten- raten über die Rückenplatine Tests neuster optischer Hochgeschwindig- keits-Übertragungstechnologien Datenraten von 160 Mbit/s (d.h. 4fache Datenraten) sind über Rük- kenplatine möglich Programmierschnitt- stelle und FlashCard-Lesegerät 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 Plot der fehlerfreien Fenster bei vierfacher Datenrate Der Backplane- und Link-Tester und seine Komponenten Mainzer Beiträge: Entwicklung der kompletten Test- und Kalibrations-Software 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-Energie-summen-Moduls (JEM) Aufgaben: Auffinden von Jets, Elektronen, Photonen und Taus Bestimmung der im Kalorimeter deponierten Energie Starke Reduzierung der Datenrate durch geschickte Selektion