ELEKTRONİK – 2 (Tetik, verimlilik, DAQ…)

ELEKTRONİK – 2
(Tetik, verimlilik, DAQ…)
Ali ALAÇAKIR
VIII. ULUSLARARASI KATILIMLI PARÇACIK HIZLANDIRICILARI VE DEDEKTÖRLERİ YAZ OKULU
10 – 15 EYLÜL 2012 BODRUM / TÜRKİYE
Tetik nedir ?
Ateşli silahlarda ateşlemeyi sağlamak için çekilen küçük parça ?
A trigger (from the Dutch trekken, meaning to pull) is a lever which, when pulled by the finger, releases the hammer on a firearm.
(http://searchsqlserver.techtarget.com/definition/trigger)
WIKIPEDIA
ATLAS, CMS
TETİK : Bir parçacık detektöründe oluşan ve çok büyük veri içeren bir olayın ne
kadarının (en küçük miktar) kaydedileceğine çok hızlı karar veren sistemdir.
“OLAY” = EVENT = ÇARPIŞMA
Dedektörler çok büyük miktarlarda ham veri üretirler (“olay-çarpışma” başına 25 MB fakat hemen 1.6 MB düşer – zero
suppression) x 23 (“olay” her kesişme için) x 40.000.000 (kesişme/saniye) = 23 petabyte/saniye !!!
Tetik sistemi, gerçek zamanda enteresan olayları belirlemek ve detaylı analiz yapmak için gerekli olanları ayırabilir.
Üç kademeli tetik sistemi vardır. Birinci kademe elektronik olup dedektörle birlikte çalışır. Diğer iki kademe ise
dedektörlere yakın bilgisayar “tarla”sıdır
Birinci kademeden sonra yaklaşık 100.000 olay seçilmektedir.
Üçüncü kademeden sonra bu sayısı yaklaşık birkaç yüz seviyelerine düşer ve bu da saniyede yaklaşık 100 MB alan
gerektirir.
Tetikler nasıl üretilir (üretilmelidir) ?
 İstenen (“enteresan” !) fiziksel olayların izlerini belirlemek üzere tasarımlanmalıdır.
 En genel metotlar :
 Çakışma (Coincidence) [http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1954/bothe-lecture.html]
 Multiplicity
[http://indico.cern.ch/getFile.py/access?contribId=25&resId=1&materialId=slides&confId=9422]
 Current sum [http://arxiv.org/pdf/1111.1299.pdf]
 Logical OR
 Her tetik için alınan verilerin toplamı bir “olay” olmalıdır (Tetik tanımında açıklanmıştı).
 “Olay” a ait verilerin toplamı tutarlı ve entegre edilebilir olmalı.
 Basit, hızlı ve seçici olmalıdır.
 Minimum veri depolayacak şekilde çalışmalıdır
Tetik üretiyorsanız bunu istediğiniz bir veriyi yakalayıp işlemek için yapıyorsunuzdur.
O zaman bir veri toplama sistemine ihtiyacınız var.!
Sayısal veri toplama
Örnek: VME – Crate DAQ ----------
Veri toplama (“olay sayma”) işlemi nasıl yapılır ?
Tetik ya da tetikler üretildiğinde (çekildiğinde !!!!) ADC ve/veya İşlem kümesi meşgulse ne olacak ???
ADC nin çevirimi bitirmesi +İşlem kümesinin işini bitirmesi
ve verinin kayda alınması aralığında bu sistem meşgul
olacak !!! => ÖLÜ ZAMAN
FIFO : First IN First OUT. İlk GİREN ilk ÇIKAR
Burada bir TAMPON eklenerek verilerin rasgeleliği
kaldırılmıştır.
TAMPON dolu değilse ADC kendi çevirim zamanı
kadar meşgul olacaktır. Tampon VERİMLİLİK
sağlamıştır. -> TRIGGER LATENCY
Daha iyi performansa sahip olmasına rağmen ÖLÜ
ZAMAN var.
ÖLÜ ZAMAN : Bir bileşenin (cihaz, yazılım modülü, vb) bir sinyali kabulü ile başlayan ve ikinci bir sinyali alabilme
durumuna kadar geçen süreye denir. Bu süre içinde sinyal alınamaz ve işlenemez.
TOPLAM ÖLÜ ZAMAN : Sensör (detektör) + ADC + İşlem + Kayıt ölü zamanlarının toplamına eşittir.
Uzatılamayan : Sintillasyon, katı hal, vb detektörler (paralize
edilemeyen)
Uzatılabilen : GM dedektörleri (paralize edilebilen)
http://www.vecc.gov.in/~sacet09/downloads/INVITED%20SPEAKER%20LECTUR
E/partha.pdf
Paralize edilebilen sistemlerde giriş te bir sinyal (olay) alındığında ölü zamanda başlamaktadır ve ölü zaman
içinde gelen başka bir olay algılanmakta ancak bu sinyal ölü zamanı başa çekmektedir. Paralize edilemeyen
sistemlerde böyle bir sorun yoktur. Bu sistemler için toplam ölü zamanın uzunluğu ardışık gelen bir olay ile
uzatılamamaktadır.
Buna göre gerçek olay sayıları çok basitçe aşağıdaki gibi hesaplanabilir.
Paralize edilebilen sistemler için gerçek sayma
oranı
R: Gerçek olay (event) oranı
R’: İzlenen olay (event) oranı
Τ:
Ortalama sabit ölü zaman
Paralize edilebilen sistemler için gerçek
sayma oranı
TOPLAM ÖLÜ ZAMAN ANALİZİ
Det: Dedektör
FEE: Front End Elektronics
VME:
http://www.vita.com/home/Learn/vmefaq/vmefaq.html
CAMAC: Computer Automated Measurement And
Control
 En uzun ölü zamanı almak (en iyi durum)
 Öl zamanların toplamını almak (en kötü durum)
 Tetik üretme mantığı, veri okuma, yazma ve veri akış oranları
FEE ler çoğunlukla dedektörlerin okuma elektroniği olup uzun ölü zamanlara sahipdirler.
http://www.vecc.gov.in/~sacet09/downloads/INVITED%20SPEAKER%20LECTURE/partha.pdf
Ortak ölü zamanlı Tek DAQ
 Tek tetik
 Ortak ölü zaman
 Ardışık okuma
Çoklu DAQ, çoklu tetikleme





Bir ana tetikleme (Master)
Çoklu ikincil tetikleme (Slave)
Paralel alt olayların okunması
Olay numarası dağıtımı
Olay knstrüksiyonu
Çoklu DAQ otonom tetikleme
 Her DAQ kendi tetiği ile çalışır
 Alt olaylar evrensel bir zamana göre etiketlenir
 Olayların kurulması alt olaylara atanan bu
etiketlerle tamamlanmaktadır
Okuma elektroniği (read out, FEE)
Olay jenerasyonu
İşlemler
=> Değişik modülerde okunmuş alt olaylar okunur, olay numaralarına
bakılarak geçerliliği gözden geçirilir. Yanlış numaralılar reddedilir.
=> Alt olaylar sıraya sokulur, ana olay bu sıraya göre oluşturulur, yeniden
formaylanır.
=> Olaylar bir bir fonksiyon yürütücülerden geçirilir (add, 1d, 2d, user).
http://www.vecc.gov.in/~sacet09/downloads/INVITED%20SPEAKER%20LECTURE/partha.pdf