CMS-Trigger Statusbericht

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1 CMS-Trigger Statusbericht
H. Bergauer, Ch. Deldicque, J. Erö, M. Gálanthay, M. Jeitler, K. Kastner, S. Kostner, A. Nentchev, B. Neuherz, N. Neumeister, I. Magrans, M. Padrta, P. Porth, H. Rohringer, Th. Schreiner, H. Sakulin, J. Strauss, A. Taurok, C.-E. Wulz; Sommerstudenten: Ph. Glaser, T. Nöbauer Präsentiert von Hannes Sakulin Vorstandssitzung, Wien, 2. Dez. 2004

2 Verantwortungsbereich Statusbericht CMS Trigger
Level-1 Trigger Calorimeter Trigger Muon Trigger HF HCAL ECAL RPC CSC DT Local CSC Trigger Local DT Trigger Regional Calorimeter Trigger Pattern Comparator Trigger CSC Track Finder DT Track Finder 40 MHz Pipeline, Latenzzeit < 3.2 ms Global Calorimeter Trigger 4+4 m 4 m 4 m MIP+ ISO bits Global Muon Trigger e, J, ET, HT, ETmiss 4 m (with MIP/ISO bits) Global Trigger Verantwortungsbereich des Instituts max. 100 kHz L1 Accept Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

3 Systemanordnung im Counting Room USC55
Globaler Trigger + Globaler Müontrigger: 1 Rack Drift Tube Track Finder: 3 Racks Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

4 Statusbericht CMS Trigger
Drift Tube Track Finder Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

5 Der Regionale Drift Tube Müontrigger
Track Finder Prozessor Pipelinelogik mit 40MHz (LHC Strahlkreuzungsfrequenz) Implementiert in FPGA’s Basiert auf Extrapolation und Mustererkennung Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

6 Drift Tube Trigger Track Finder (DTTF)
Spursegment (mit Extrapolationsrichtung) Phi Track Finder (Sector Processor) Eta Track Finder Der Trigger basiert auf Korrelation von kompatiblen Spursegmenten, die zum Vertex zeigen. Maximal vier Detektorebenen tragen bei in der Phi-Projektion (transversal zur Magnetfeldrichtung) und drei in der Eta-Projektion (entlag der Strahlachse). Spurkandidaten der beiden Projektionen werden nach Möglichkeit zur Übereinstimmung gebracht. Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

7 Statusbericht CMS Trigger
DTTF-Komponenten Das Drift Tube Trigger Track Finder System besteht aus: PHTF - Phi Track Finder Sector Processor (72 Karten) - Wien ETTF - Eta Track Finder (12 Karten) - Wien, Madrid WS - Wedge Sorter (12 Karten) - Bologna BS - Barrel Sorter (1 Karte) - Bologna TIM - Timing Module (6 Karten) - Wien - Design wie für Globalen Trigger DLC – Data Link Card (6 Karten) - Wien DCC - Data Concentrator Card (1 Karte) - Wien - Müondatenrecord für DAQ DT/CSC Transition Board (24 Karten) - Wien - Informationsaustausch zwischen DT und CSC Verschiedene Testkarten wurden ebenfalls entwickelt, z.B. die Output Test Card. Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

8 Statusbericht CMS Trigger
DTTF Crates und Racks DCC, Barrel Sorter DTTF Crate DTTF Racks Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

9 DT/CSC Transition Board
DTTF - Prototypen Sector Processor (alt) Eta Track Finder DT/CSC Transition Board Timing Module Wedge Sorter (Bologna) Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

10 DTTF: Fortschritt seit Mai’04
Phi Track Finder (PHTF) Redesign des Pre-Production Prototyps 2 Boards produziert und bestückt Beide Boards getestet (ausser Nachbar-Verbindungen) 100% Übereinstimmung mit ORCA Simulation Verwendet im Structured Test Beam im October Eta Track Finder (ETTF) Mit simulierten Daten getestet Data Concentrator Card (DCC) Liefert Triggerdaten zu DAQ Designed und simuliert Board in Produktion, fertig Mitte Dezember Data Link Card (DLC) Sendet lokale DAQ-Daten zu DCC Boards in Produktion Data I/O Card (DIO) Datenquelle für Tests Weitere Karten produziert für Tests der ETTFs und PHTFs Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

11 Der neue PHTF PP-Prototyp
Sector Prozessor mit “System on Chip” Lösung (Altera Stratix 1020 Pins, auf Mezzaninkarte) Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

12 Connection Test mit Wedge Sorter
Wedge Sorter (Bologna) im DTTF Crate Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

13 Test Beam H2 - CERN North Area
Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

14 Track Finder Crate im Test Beam
Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

15 Erste Analyse der PHTF-Testbeamdaten
J. de Troconiz, I. Jimenez (Madrid) Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

16 Erste Analyse der PHTF-Testbeamdaten
J. de Troconiz, I. Jimenez (Madrid) Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

17 Statusbericht CMS Trigger
Globaler Müontrigger Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

18 Der Globale Müontrigger
Matching & Pairing DT & brlRPC CSC & fwdRPC Merging von Müon- parametern Skalenkonversion (h) Erkennung von Geistern und falschen Triggern Elimination von Doppelspuren Extrapolation zum Kalorimeter / Vertex für das MIP/Iso bit Assignment Rangzuordnung & Sortieren 252 MIP bits 252 Quiet bits 4 m RPC barrel 4 m DT Inputs: 8 bit f, 6 bit h, 5 bit pT, 2 bits charge, 3 bit quality, 1 bit halo/eta fine-coarse Best 4 m 4 m CSC 4 m RPC forw. Output: 8 bit f, 6 bit h, 5 bit pT, 2 bits charge/synch, 3 bit quality, MIP bit, Isolation bit Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

19 Effizienzen des Globalen Müontriggers
Optimalkombination hohe Effizienz, kleine Rate 2.0 87.4 AND 2.9 97.3 SMART 5.4 98.1 OR Rate kHz für 14 GeV e % |h|<2.1 GMT Option Raten für L=2x1033 cm-2s-1 DT CSC RPC GMT smart Effizienz des Müontriggers GMT OR GMT AND GMT smart Komplexer, flexibler Algorithmus, der Geometrie und Qualität benützt. Hohe Effizienz Vernünftige Raten Unterdrückung von Geistern GMT Effizienz Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

20 GMT-System im Crate des globalen Triggers
1 GMT- Logikkarte 3 Pipeline Sync. Karten 6 - Kanal Prototyp 4 DT, 4 CSC, 8 RPC m Crate des Globalen Triggers 4 Slots für GMT - Eingang Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

21 Statusbericht CMS Trigger
GMT Logic Board XC2V3000 BF957 XC2V1500 FF896 XC2V2000 BF957 XC2V3000 BF957 XC2V1500 FF896 XC2V2000 BF957 XC2V1500 FF896 XC2V3000 BF957 XC2V1500 FF896 XC2V3000 BF957 Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

22 GMT: Fortschritt seit Mai’04
Firmware Readout Processor (ROP) -Chip fertiggestellt ROP: sammelt Triggerdaten von Input- und Sort-Chips, sendet Daten über Channel Link and Global Trigger Frontend (GTFE) Karte VME Interface, Board Control, JTAG via VME, direkte FPGA-Konfiguration Alle 10 Virtex-II FPGAs fertiggestellt 100% Übereinstimmung mit ORCA-Simulation Hardware GMT Logic Board + Input Karten produziert Derzeit Bestückung (K. Kastner) Erste Tests diese und nächste Woche Software JTAG Access Library (JAL) entwickelt Zugriff auf JTAG bus über VME unter Verwendung der CMS Online – Software (Hardware Access Library HAL) C++ Standalone Software für GMT entwickelt Für Tests / als Komponente der Online - Software Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

23 T. Taurok M. Padrta K. Kastner Statusbericht CMS Trigger
GMT Logic Board Edge connector für Inputkarte Input fwdRPC MIP/ISO fwd Logic fwd Input CSC SORT Input DT Logic brl Boards produziert Dertzeit Bestückung Erste Tests diese Woche Input brlRPC MIP/ISO brl ROP T. Taurok M. Padrta K. Kastner Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

24 Statusbericht CMS Trigger
GMT Inputkarte Parallel zum Front-Panel des Crates Stecker für 2., 3., 4. Müon von DT, CSC, barrel RPC, forward RPC Boards produziert, Bestückung demnächst M. Padrta Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

25 Statusbericht CMS Trigger
Mezzaninkarte BF957 Für 6 Chips auf GMT Logic Board Logic FPGAs MIP/ISO Assignment FPGA Sort FPGA ROP A. Taurok, M. Padrta Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

26 Statusbericht CMS Trigger
Globaler Trigger Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

27 Statusbericht CMS Trigger
Der Globale Trigger Der Globale Triggerprozessor besteht aus folgenden Karten: PSB (Pipelined Synchronizing Buffer) Eingangssynchronisation (7 Karten) GTL (Global Trigger Logic) Logik (1-2 Karten) GMT (Global Muon Trigger) Logik des Globalen Müontriggers (1 Karte, 4 Slots breit) FDL (Final Decision Logic) Triggerentscheidung (1 Karte) TCS (Trigger Control System Module) Zentrale Triggersteuerung (1 Karte, 2 Slots breit) CONV6U (Conversion Boards) Empfang der Statussignale (Fast Signals) L1A (Level-1 Accept Module) Verteilung der Triggerentscheidung (2 Karten) TIM (Timing Board) Timing (1 Karte) GTFE (Global Trigger Frontend) Readout (1 Karte) Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

28 Rack des Globalen Triggers
Position der PC’s wird sich noch ändern. Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

29 Crate des Globalen Triggers
Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

30 PSB9U - Karten zur Eingangssynchronisation
PSB9U empfangen und synchronisieren MIP/QUIET bits GCT Daten TOTEM-Triggerdaten Technische Triggersignale Layout Status: FPGA Design fast fertig. Karte ist in Produktion Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

31 Statusbericht CMS Trigger
GTL9U - Logikkarte GTL6U Prototyp existiert GTL9U Karte in Arbeit 128 Physik-triggeralgorithmen gleichzeitig möglich. Resultat jedes Algorithmus in 1 Bit gespeichert. Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

32 FDL9U Final Decision Logic
8 Final OR‘s sind möglich, entsprechend den 8 Partition Groups. Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

33 Statusbericht CMS Trigger
FDL9U-Karte Status: Firmware ist fertig und wird getestet, Karte wird getestet. Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

34 Trigger Control System
Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

35 TCS9U Trigger Control System
Die TCS9U - Karte ist produziert und bestückt. Karte wird getestet Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

36 Statusbericht CMS Trigger
TIM6U Timing Module Timing Modul TIM6U (mit TTCrm-Mezzanin) Der Timing Modul enthält einen TTCrx-Chip und dient zur Verteilung der LHC-Clock. Der Modul wird auch im DTTF benützt. Die endgültige Version wird für die neue TTCrq- Mezzaninkarte mit QPLL entwickelt. Fertigstellung: erste Jahreshaelfte 2005. Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

37 Statusbericht CMS Trigger
GTFE Readout-Karte ROP-DAQ checks the input data and combines them to a GT Event Record which is sent to DAQ. ROP-EVM recevies data from the TCS and FDL boards, adds the GPS time and sends the record to the Event Manager. Status: Layout - Phase Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

38 Statusbericht CMS Trigger
L1A Output Modul Verteilung der Triggerentscheidung und von Clock- und Orbitsignalen an die Partitionen. Eine Karte bedient 16 Partitionen. Board ist teilweise bestückt und wird getestet Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

39 Statusbericht CMS Trigger
Mezzaninkarten MEZZ-896 Unterseite MEZZ-896 Oberseite Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

40 CONV6U - Conversion Boards für Fast Signals
Karte hat nur I/O -Chips und kein VME - Interface CONV6U Boards, die von der TCS9U - Karte für den Empfang der Fast Signals gebraucht werden, wurden produziert und bestückt. Status: Karte wird getestet (zusammen mit TCS Karte) Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

41 Teststation für den Globalen Trigger
TIM Module GTL-6U PSB-6U Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

42 Spezifizierung der Interfaces
J. J. Brooke et al.: “CMS Level-1 Global Calorimeter Trigger to Global Trigger and Global Muon Trigger Interfaces”, CMS-IN 2002/069 H. Sakulin: “Specification of the Interface between the Regional Muon Triggers and the Global Muon Trigger, CMS-IN 2004/022 A. Taurok, H. Bergauer, M. Padrta, H. Sakulin: “Specification of the Interface Between the Global Muon Trigger and the Global Trigger”, CMS-IN 2004/006 A. Taurok, C.-E. Wulz: “Interface Specification for Technical Trigger Signals in the CMS Level-1 Global Trigger”, first draft at: globalTrigger/notes/TechnicalTriggers_for_GT.doc A. Taurok, C.-E. Wulz: “TOTEM Trigger Signals for the Level-1 Global Trigger of CMS - Interface Specification”, first draft at: globalTrigger/notes/Totem_to_GT.doc Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

43 Statusbericht CMS Trigger
Online Software Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

44 Onlinesoftware-Konzept
GUI Run Control GUI Konfiguration Monitoring GUI: Histos GUI: Test / Local Control Run Control Info Service Konfigurations- Datenbank Trigger Supervisor Konvertierung Netzwerkverbindungen DB Configure (SOAP) DB Interface Test / Local Control DB Interface L1 Control Job on Filter Farm Configuration Monitoring / Spy Andere Triggerkomponenten C++ XDAQ JTAG Access Library VME64 Local data Hardware Access Library PC im Rack PCI / VME Zugang zur Hardware Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

45 Online-Software für Trigger
Derzeit in Entwicklung an allen Ebenen der Online-Software in Wien, Genf, Madrid C++ Klassen für all Boards und Chips Verwendbar im Standalone-Modus (ev. mit lokalen GUIs) für Tests Verwendbar im XDAQ-Framework Test- / Experten- GUIs im XDAQ Framework Low-level Komponenten JTAG Access Library (Update der FPGAs Firmware über VME/JTAG) GUIs für Setup Global Trigger GUI Konversionsprogramme Global Trigger Konfiguration -> GTS -> VHDL Kompatibilitätstests Global Trigger – ORCA – Online Software Trigger Supervisor Kontrolle des gesamten L1-Triggers Kommunikation mit Run Control B. Neuherz (GT) J. Strauss (GT) I. Jimenez (DT) H. Sakulin (GMT) B. Neuherz (GT) S. Kostner (GT) I. Jimenez (DT) H. Sakulin GMT/GT/DT/CSC Ph. Glaser T. Nöbauer H. Sakulin, M. Jeitler A. Nentchev, M. Jeitler H. Bergauer, H. Rohringer I. Magrans Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

46 Statusbericht CMS Trigger
TCS: Lokales GUI Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

47 TCS GUI – Partition Status
Status of 24 Detector Partitions, GT, EVM and 8 DAQ can be set - Status of PTCs are only readable Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

48 JTAG Access Library (JAL)
Monitoring Test GUI Run Ctrl Config DB DB Interface PC / XDAQ Test / Local Control DB Interface Configuration PCI- VME Monitoring / Spy JTAG Controller Device (e.g. ScanPSC100F) oder firmware im VME Addressbereich JAL Hardware Access Library JTAG Chain JTAG Controller XDAQ Applikation / PC im Rack C++ Klassen-Bibliothek für Zugriff auf JTAG Einfache JTAG Kommandos für Onlinesoftware SPY / local DAQ (falls über JTAG) Boundary Scan Komplette Lösung für Firmware-Updates (flash PROMs) Sequenzer für Serial Vector Format (SVF) Files Erfolgreich getestet mit … Global Trigger: FDL Karte, CSC Track Finder (Florida) Drift Tube Track Finder: Outcard JTAG Chain Altera oder Xilinx Devices H. Sakulin Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

49 GTGUI: GUI für Setup der Triggeralgorithmen
Setup der Algorithmen Setup der Pre-Algorithmen und Conditions Written in Java Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

50 Statusbericht CMS Trigger
GTGUI: 4-Jet Condition Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

51 GTGUI: 1-Müon Condition
Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

52 GTGUI: Di-Müon Condition mit Topologie
Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

53 Trigger Supervisor functionalities
To coordinate: the configuration of the trigger subsystems the timing setup of the trigger subsystems the test of the trigger subsystems To monitor: the necessary parameters to assure the correct functionality of the Trigger subsystems To keep track of the run conditions: to synchronize the propagation of the L1 Trigger system configuration data to the HLT, and ORCA simulations of the L1 Trigger boards To authenticate and coordinate different users (commissioning) I. Magrans Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

54 Trigger Supervisor Architecture
… SOAP (I2O?) Distributed monitor and alarm engine · Tree like structure where the central node and the leafs are based on a common SW skeleton implemented with XDAQ Trigger subsystem GUI Trigger Supervisor GUI Trigger subsystems responsibility Low level API TS responsibility (customized by every subsystem) Common configuration / conditions DB Trigger Supervisor (central node) Trigger Supervisor (subsystem) RC session Status: Erstellung eines Proposal-Dokuments Fokus 2005: Entwicklung Fertigstellung des Kernpakets 2006, Integration mit DAQ ab 2006 I. Magrans Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

55 Statusbericht CMS Trigger
Simulationssoftware Level-1 Trigger Koordination der gesamten Level-1Simulationssoftware Implementierung eines neuen User Interface für die Level-1Triggersoftware Implementierung eines Level-1 Triggermenüs CMS Reconstruction coordinator RPROM (seit April 2004) Ersatz von S. Wynhoff Data Challenge 2004 und Physics TDR Teilnahme an Definition/Validation von Datenmengen Implementierung von DST Software Vorbereitung der Analysestrategie Softwaretraining für Physics TDR Müonrekonstruktion Verbesserung der Rekonstruktion von Müonen mit hohem pT Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger

56 Statusbericht CMS Trigger
Zusammenfassung Sehr guter Fortschritt in der Hardwareentwicklung. Online-Softwareentwicklung wird verstärkt durchgeführt. Das endgültige System soll bis Herbst 2005 fertig sein. Integrationstests mit Subsystemen am Point 5 können im Herbst 2005 beginnen. Integration mit DAQ wird ab 2006 möglich sein. Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger