Vorstandssitzung, Wien, 2. Dez. 2004 Präsentiert von Hannes Sakulin StatusberichtCMS-Trigger H. Bergauer, Ch.

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1 http://wwwhephy.oeaw.ac.at/p3w/cms/trigger/ Vorstandssitzung, Wien, 2. Dez. 2004 Präsentiert von Hannes Sakulin StatusberichtCMS-Trigger 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

2 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Level-1 Trigger 40 MHz Pipeline, Latenzzeit < 3.2 s HFHCALECAL RPCCSCDT Pattern Comparator Trigger Regional Calorimeter Trigger 4 4 4+4 4+4 4 (with MIP/ISO bits) MIP+ ISO bits e, J, E T, H T, E T miss Calorimeter Trigger Muon Trigger Verantwortungsbereich des Instituts max. 100 kHz L1 Accept Global Trigger Global Muon Trigger Global Calorimeter Trigger Local DT Trigger Local CSC Trigger DT Track Finder CSC Track Finder

3 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Globaler Trigger + Globaler Müontrigger: 1 Rack Drift Tube Track Finder: 3 Racks Systemanordnung im Counting Room USC55

4 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Drift Tube Track Finder

5 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Track Finder Prozessor Pipelinelogik mit 40MHz (LHC Strahlkreuzungsfrequenz) Implementiert in FPGAs Basiert auf Extrapolation und Mustererkennung Der Regionale Drift Tube Müontrigger

6 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Der Trigger basiert auf Korrelation von kompatiblen Spursegmenten, die zum Vertex zeigen. Maximal vier Detektorebenen tragen bei in der (transversal zur Magnetfeldrichtung) und drei in der (entlag der Strahlachse). Spurkandidaten der beiden Projektionen werden nach Möglichkeit zur Übereinstimmung gebracht. 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. Eta Track Finder Phi Track Finder (Sector Processor) Drift Tube Trigger Track Finder (DTTF) Spursegment (mit Extrapolationsrichtung)

7 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin 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.

8 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger DTTF Crates und Racks DTTF CrateDTTF Racks DCC, Barrel Sorter

9 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Sector Processor (alt) Timing Module Wedge Sorter (Bologna) DT/CSC Transition Board Eta Track Finder DTTF - Prototypen

10 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger DTTF: Fortschritt seit Mai04 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 100% Übereinstimmung mit ORCA Simulation 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

11 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Der neue PHTF PP-Prototyp Sector Prozessor mit System on Chip Lösung (Altera Stratix 1020 Pins, auf Mezzaninkarte)

12 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Wedge Sorter (Bologna) im DTTF Crate Connection Test mit Wedge Sorter

13 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Test Beam H2 - CERN North Area

14 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Track Finder Crate im Test Beam

15 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Erste Analyse der PHTF-Testbeamdaten J. de Troconiz, I. Jimenez (Madrid)

16 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Erste Analyse der PHTF-Testbeamdaten J. de Troconiz, I. Jimenez (Madrid)

17 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Globaler Müontrigger

18 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Der Globale Müontrigger Output: 8 bit, 6 bit, 5 bit p T, 2 bits charge/synch, 3 bit quality, MIP bit, Isolation bit Inputs: 8 bit, 6 bit, 5 bit p T, 2 bits charge, 3 bit quality, 1 bit halo/eta fine-coarse Best 4 Best 4 4 RPC barrel 4 DT 4 CSC 4 RPC forw. 252 MIP bits 252 Quiet bits Matching & Pairing DT & brlRPC CSC & fwdRPC Matching & Pairing DT & brlRPC CSC & fwdRPC Merging von Müon- parametern Merging von Müon- parametern Skalenkonversion ( ) Skalenkonversion ( ) Erkennung von Geistern und falschen Triggern Erkennung von Geistern und falschen Triggern Elimination von Doppelspuren Elimination von Doppelspuren Extrapolation zum Kalorimeter / Vertex für das MIP/Iso bit Assignment Extrapolation zum Kalorimeter / Vertex für das MIP/Iso bit Assignment Rangzuordnung & Sortieren Rangzuordnung & Sortieren

19 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Effizienzen des Globalen Müontriggers Komplexer, flexibler Algorithmus, der Geometrie und Qualität benützt. Hohe Effizienz Vernünftige Raten Unterdrückung von Geistern DT CSC RPC GMT smart GMT OR GMT AND GMT smart Effizienz des Müontriggers GMT Effizienz Optimalkombination hohe Effizienz, kleine Rate 2.087.4AND 2.997.3SMART 5.498.1OR Rate kHz für 14 GeV GMT Option Raten für L=2x10 33 cm -2 s - 1

20 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger GMT-System im Crate des globalen Triggers 1 GMT- Logikkarte 3 Pipeline Sync. Karten 6 - Kanal Prototyp 4 DT, 4 CSC, 8 RPC Crate des Globalen Triggers 4 Slots für GMT - Eingang

21 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger GMT Logic Board XC2V1500 FF896 XC2V3000 BF957 XC2V1500 FF896 XC2V3000 BF957 XC2V2000 BF957

22 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger GMT: Fortschritt seit Mai04 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

23 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger GMT Logic Board SORT ROP Logic fwd Logic brl MIP/ISO brl MIP/ISO fwd Input fwdRPC Input CSC Input DT Input brlRPC T. Taurok M. Padrta K. Kastner Edge connector für Inputkarte Boards produziert Dertzeit Bestückung Erste Tests diese Woche

24 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger GMT Inputkarte M. Padrta Parallel zum Front-Panel des Crates Stecker für 2., 3., 4. Müon von DT, CSC, barrel RPC, forward RPC Boards produziert, Bestückung demnächst

25 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin 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

26 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Globaler Trigger

27 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin 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)

28 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Position der PCs wird sich noch ändern. Rack des Globalen Triggers

29 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Crate des Globalen Triggers

30 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger PSB9U - Karten zur Eingangssynchronisation Layout PSB9U empfangen und synchronisieren MIP/QUIET bits GCT Daten TOTEM-Triggerdaten Technische Triggersignale Status: FPGA Design fast fertig. Karte ist in Produktion

31 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger 128 Physik- triggeralgorithmen gleichzeitig möglich. Resultat jedes Algorithmus in 1 Bit gespeichert. GTL9U - Logikkarte GTL6U Prototyp existiert GTL9U Karte in Arbeit

32 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger 8 Final ORs sind möglich, entsprechend den 8 Partition Groups. FDL9U Final Decision Logic

33 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger FDL9U-Karte Status: Firmware ist fertig und wird getestet, Karte wird getestet.

34 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Trigger Control System

35 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger TCS9U Trigger Control System Die TCS9U - Karte ist produziert und bestückt. Karte wird getestet

36 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin 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.

37 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger GTFE Readout-Karte ROP-DAQ prüft die Eingangsdaten und kombiniert sie zu einem GT Event Record und schickt sie zur DAQ. ROP-EVM empfängt Daten von den Karten TCS und FDL, fügt die GPS-Zeit hinzu und schickt den Record an den Event Manager. Status: Layout - Phase

38 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin 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

39 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Mezzaninkarten MEZZ-896 UnterseiteMEZZ-896 Oberseite

40 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger 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)

41 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Teststation für den Globalen Trigger TIM Module GTL-6U PSB-6U

42 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger 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: http://wwwhephy.oeaw.ac.at/p3w/cms/trigger/ 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: http://wwwhephy.oeaw.ac.at/p3w/cms/trigger/ globalTrigger/notes/Totem_to_GT.doc Spezifizierung der Interfaces

43 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Online Software

44 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger Onlinesoftware-Konzept Konfigurations- Datenbank Monitoring GUI: Histos GUI: Test / Local Control GUI Run Control Trigger Supervisor Info Service L1 Control Job on Filter Farm DB Configure (SOAP) PC im Rack Configuration Test / Local Control Monitoring / Spy JTAG Access Library Hardware Access Library VME64 DB Interface Local data PCI / VME Zugang zur Hardware C++ XDAQ Netzwerkverbindungen Run Control GUI Konfiguration Andere Triggerkomponenten Konvertierung

45 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger 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 I. Magrans H. Bergauer, H. Rohringer

46 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger TCS: Lokales GUI

47 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger TCS GUI – Partition Status Status of 24 Detector Partitions, GT, EVM and 8 DAQ can be set - Status of PTCs are only readable

48 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger PCI- VME JTAG Chain JTAG Controller JTAG Access Library (JAL) PC / XDAQ JTAG Controller Device (e.g. ScanPSC100F) oder firmware im VME Addressbereich JTAG Chain Altera oder Xilinx Devices XDAQ Applikation / PC im Rack Configuration Test / Local Control Monitoring / Spy Hardware Access Library DB Interface Run Ctrl Test GUI Config DB Monitoring JAL 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 H. Sakulin

49 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger GTGUI: GUI für Setup der Triggeralgorithmen Written in Java Setup der Pre-Algorithmen und Conditions Setup der Algorithmen

50 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger GTGUI: 4-Jet Condition

51 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger GTGUI: 1-Müon Condition

52 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger GTGUI: Di-Müon Condition mit Topologie

53 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger 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

54 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin Statusbericht CMS Trigger … 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) SOAP (I2O?) Common configuration / conditions DB Trigger Supervisor (central node) Trigger Supervisor (subsystem) Low level API … RC session RC session RC session Trigger Supervisor Architecture Status: Erstellung eines Proposal-Dokuments Fokus 2005: Entwicklung Fertigstellung des Kernpakets 2006, Integration mit DAQ ab 2006 I. Magrans

55 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin 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 p T

56 Vorstandssitzung, HEPHY, Wien, 2.12.2004Hannes Sakulin 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.