文档介绍：大型实验的数据获取 与监测系统
朱科军
中国科学院核探测技术与核电子学重点实验室
中国科学院高能物理研究所
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整理课件
内容
数据获取在高能物理实验的位置
数据获取的发展
几个大型实验的数据获取
探测器监测
总结
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大型实验的数据获取 与监测系统
朱科军
中国科学院核探测技术与核电子学重点实验室
中国科学院高能物理研究所
1
整理课件
内容
数据获取在高能物理实验的位置
数据获取的发展
几个大型实验的数据获取
探测器监测
总结
2
整理课件
DAQ在高能物理实验的位置
电子学：将探测器输出的信号放大、成形等处理后数字化，将信息暂存并作数据预处理；
触发判选：选择满足物理条件的好事例，压缩本底事例；
数据获取和在线分析：读出通过触发判选的好事例数据，以数字形式记录下来；给出反映探测器性能的各种统计图形以及所获事例的分类统计图形，监测探测器与电子学工作状态；
离线数据分析：将在线机上记录下来的数据在离线机上进行分析和处理，把数据还原为粒子种类、能量、动量等物理量。
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整理课件
y/n
y
y
n
n
触发
触发：在粉红色六边形的物体上标志“y” 在其它物体上标志“n”
n
y
trash
SAVE
DAQ
DAQ：保存标志
有“y”的物体
加快运动速度就有可能出错
触发和DAQ的任务
只保留传送带上粉红色六边形的物体
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整理课件
y/n
y
y
n
n
触发
v
d
判选时间
必须检查移动的每个物体并打上标记
- 在下一个物体到来之前给出判选结果
- 判选时间 ≤ d/v
- 判选时间越长出错的可能越小
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整理课件
y/n
n
n
n
n
触发
SAVE
DAQ
n
n
n
trash
?
?
?
触发效率
不能在太多的粉红色六边形的物体上标志 “n”
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整理课件
y/n
y
y
y
y
触发
y
trash
SAVE
DAQ
y
当超过DAQ的处理能力后就会引起“死时间”，
同样会丢失被标记为“y”的物体，降低触发效率
本底排除能力
标志为“y”的物体也不能超过DAQ的能力
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整理课件
y/n
y
y
n
n
触发
n
y
trash
SAVE
DAQ
v
d
流水线工作方式
由多个人同时分步检查
- 每个人的检查任务在 d/v 内完成 - 可以完成更多的检查任务 - 出错的可能性更小
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整理课件
DAQ发展史
六/七十年代：基于NIM的FEE，采用CAMAC总线读出；缺失并行性；KB/s的数据处理能力
八十年代：基于VME/Fastbus，采用树状结构，各结点有独立的处理器；有一定的并行性，多级触发；MB/s的数据处理能力
九十年代/21世纪：9U VME/ASIC；点对点高速数据通讯/基于以太网交换机互连/PC集群/Linux；并行处理；数据驱动；GB/s的数据处理能力
未来：ATCA/ASIC；波形数字化；软件触发
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整理课件
DAQ控制室
Digital display, no terminal
ISR. 1970
P-aP. 1980
A lot of persons in front of one screen
LEP. 1990
A lot of screens in front of one person
LHC 200x
The person is onto the screen
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整理课件
ALICE DAQ
25 GB/s Readout bandwidth
GB/s Event Building bandwidth
GB/s storage bandwidth
> 1 PB of data every year
400+ optical links
300+ PCs
60 TB transient storage
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整理课件
LHCb DAQ
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整理课件
CMS DAQ Baseline
Collision rate 40 MHz
Level-1 Maximum trigger rate 100 kHz†
Average event size ≈ 1 Mbyte
Event Flow Control ≈ 106 Mssg/s
† 50 kHz at startup (DAQ staging)
No. of In-Out units 512
Readout network bandwidth ≈ 1 Terabit/s
Event