CMS örneği üzerinden Tetikleme & Veri Toplama Sistemleri. Samim Erhan UCLA. Turkish Teachers Program

Benzer belgeler
CMS örneği üzerinden Tetikleme & Veri Toplama Sistemleri. Samim Erhan UCLA. Turkish Teachers Program

Bilim ve Yeniliği Hızlandıran CERN

Boğaziçi Üniversitesi. 20 Temmuz CERN Türk Öğretmen Çalıştayı 4

KALORİMETRELER. Uludağ Üniversitesi uludag.edu.tr

Bilim ve Yeniliği Hızlandıran CERN

Bilim ve Yeniliği Hızlandıran CERN

ve Sonrası Girişli Öğrenciler için Uygulanacak Ders Program

BİLGİSAYAR MİMARİLERİ

CMS DENEYİNDEKİ HADRONİK KALORİMETREDE KAYIP DİK ENERJİNİN ÖLÇÜMÜ. Missing Transverse Energy Measurement in Hadronic Calorimeter of CMS

Bugün CMS algicin da bir olay. Hazirlayan Ece ASILAR

Bilim ve Yeniliği Hızlandıran CERN

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EĞİTİM ÖĞRETİM YILI DERS KATALOĞU

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Enformasyon Sistemlerine Giriş HARDWARE

Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Lisans Ders Programı / Computer Engineering Undergraduate Curriculum

COURSES OFFERED FOR ERASMUS INCOMING STUDENTS

ALICE Deneyi. Grubunun Aktiviteleri! Ayben Karasu Uysal. 9/30/13 IZYEF- A.Karasu

Parçacık Algıçları. Gökhan Ünel / UCI. !! Türk Öğretmenler Programı -1. ! Şubat 2014

BL compact Fieldbus Station for PROFIBUS-DP 8 Configurable Digital Channels BLCDP-4M12MT-8XSG-PD

Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Lisans Ders Programı / Computer Engineering Undergraduate Curriculum

Bass Instruments The Fluid Control Expert

Bilgisayarın Tarihi. Prof. Dr. Eşref ADALI www. Adalı.net

Çağının ötesinde işleri yapma gücünü ve kararlılığını kendinde bulan insanları, belki şu an aramızda olmasalar da, herzaman hatırlayalım.

PHYSICAL/ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF HIERARCHICAL INTERFACES HİYERARŞİK SAYISAL ARAYÜZLERİN FİZİKSEL/ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİ

nisantasi.edu.tr ELEKTRİK ELEKTRONİK TERMİNOLOJİSİ SÖZLÜĞÜ

DERS NOTLARI. Yard. Doç. Dr. Namık AKÇAY İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi

Parçacık Algıçları. Gökhan Ünel / UC Irvine. Türk Öğretmenler Çalıştayı -3. Şubat 2015

CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ve LCG (LHC Computing Grid) Projesi

Bilim ve Yeniliği Hızlandıran CERN. Samim Erhan UCLA 6. Türk Ögretmen Çalıştayı 27 Haziran 1 Temmuz 2016

LHC. Gökhan Ünel - Univ. CaIifornia at Irvine. 04 Nisan 2010

HIZLI ALGIÇ BENZETİMİ. V. Erkcan ÖZCAN, Boğaziçi Üniversitesi

BLM1011 Bilgisayar Bilimlerine Giriş I

MÜFREDAT DERS LİSTESİ

Bölüm 1 Ürüne Genel Bakış

BİLGİSAYAR I BİLGİSAYAR İLE İLGİLİ TEMEL BİLGİLER

ABSOLUTE ROTARY ENCODER

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi Grup Adı: Sıvı Seviye Kontrol Deneyi.../..

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ LİSANS DERS PROGRAMI ( YILINDAN İTİBAREN GEÇERLİ)

ANKARA ÜNİVERSİTESİ A ÖĞRENCİ İŞLERİ DAİRE BAŞKANLIĞI

Gömülü Sistemler. (Embedded Systems)

Görev Unvanı Alan Üniversite Yıl Prof. Dr. Elek.-Eln Müh. Çukurova Üniversitesi Eylül 2014

Yüz Tanımaya Dayalı Uygulamalar. (Özet)

ANKARA ÜNİVERSİTESİ ÖĞRENCİ İŞLERİ DAİRE BAŞKANLIĞI ANADAL PROGRAMI İÇİN ÖNERİLEN EĞİTİM PROGRAMI FORMU

LHC & ATLAS. Gökhan Ünel - Univ. Irvine UPHDYO V

Şekil 5.1 Opamp Blok Şeması ve Eşdeğer Devresi

Mikroişlemciler ve Assembler Programlama. Teknoloji Fakültesi / Bilgisayar Mühendisliği Öğr.Gör. Günay TEMÜR

1st TERM Class Code Class Name T A C. Fizik I Physics I Bilgisayar Programlama I (Java) Computer Programming I (Java)

Bilgi Teknolojileri için Parafudurlar Surge Protective Devices for IT Systems

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ DOKTORA YETERLİK SINAVI YÖNETMELİĞİ

ATLAS MDT LERİ İÇİN HODOSKOP SİSTEMİ * Hodoscope System For Atlas Mdts

Big Data (Buyuk Veri) Kamu ve Ozel Sektore Etkileri

Ham Veri. İşlenmiş Veri Kullanıcı. Kullanıcı. Giriş İşleme Çıkış. Yazılı Çizili Saklama. Doç.Dr. Yaşar SARI-ESOGÜ-Turizm Fakültesi

Maddenin Yapısı ve Higgs Bozonu

1. YARIYIL / SEMESTER 1 2. YARIYIL / SEMESTER 2

Arýza Giderme. Troubleshooting

1. YARIYIL / SEMESTER 1 2. YARIYIL / SEMESTER 2

- GENEL TANITIM Rofin Sinar Laser Kaynakları Endüstriyel Laser Kaynakları SC Serisi Watt DC Serisi 1000 ~ 1500 Watt

BİLİŞİM SİSTEMLERİNİN PRENSİPLERİ

LHC Run2 Beklentileri

Türkiye nin CERN ile Bilimsel İşbirliği Turkey s Scientific Collaboration. Prof. Dr. Serkant Ali Çetin Director, High Energy Physics Research Center

SAYISAL İŞARET İŞLEME. M. Kemal GÜLLÜ

PCC 6505 PROFILE CUTTING LINE

Bilgisayar Mimarisi Nedir?

DERS BİLGİLERİ Haftalık Dersin Adı Kodu Yıl Yarıyıl TUL Saati Kredi AKTS

Fatih Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü EEM 316 Haberleşme I LAB SINAVI DARBE GENLİK MODÜLASYONU (PWM)

LHC GÜÇ ÇEVİRİCİLERİNİN YÜKSEK HASSASİYET PERFORMANSLARI

ncü Bilgi İşleyen Makine Olarak Beyin Beyin 2005 Albert Long Hall, Boğazi

Bilgisayar Donanımı. Temel Birimler ve Çevre Birimler. Öğr.Gör.Günay TEMÜR / KAYNAŞLI MESLEK YÜKSEOKULU

CERN: Bilim ve Teknolojinin Hızlandırıcısı. Türkiye ve CERN / Aralık

TASARSIZ TAŞIT AĞLARI (VEHICULAR AD HOC NETWORKS)

ALGIÇ BENZETİMİ. V. ERKCAN ÖZCAN, University College London

ESKİŞEHİR OSMANGAZİ ÜNİVERSİTESİ Eskişehir Meslek Yüksek Okulu

Bilgisayar Mimarisi ve Organizasyonu Giriş

ENF 100 Temel Bilgi Teknolojileri Kullanımı Ders Notları 2. Hafta. Öğr. Gör. Dr. Barış Doğru

ANKARA ÜNİVERSİTESİ ÖĞRENCİ İŞLERİ DAİRE BAŞKANLIĞI

Data Communications. Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü. 5. Analog veri iletimi

Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği (İngilizce)

Elena Battini SÖNMEZ Önder ÖZBEK N. Özge ÖZBEK. 2 Şubat 2007

T U KR ECTS BK DK B ADVANCED CALCULUS B 4 0 4,0 7,0 ABDURRAHMAN KARAMANCIOĞLU ADVANCED CALCULUS 4 0 4,0 7,0 10 ABDURRAHMAN

B Sınıfı Parafudurlar Class B SPD for Power Supply Systems

Bilg-101. Bölüm 6. Bilgisayar Ağları. Ne Öğreneceğiz? Bilgisayar Ağı Nedir?

Higgs ve Higgs Buluşu. Sezen Sekmen CERN Türk Öğretmenler Çalıştayı 26 Haziran 1 Temmuz 2016

DEVAM ETMEKTE OLAN ÖĞRENCİLERE UYGULANACAK PROGRAMLAR

Bilgisayara Giriş Konular

CERN NEDİR? NE ZAMAN VE NİÇİN KURULDU?

ATLAS ALGICI İLE ARAŞTIRMALAR

DEVAM ETMEKTE OLAN ÖĞRENCİLERE UYGULANACAK PROGRAMLAR VE DERSLERİN İNTİBAKLARI

Cosmic Rays. Sayfa 3

1.SINIF 1. DÖNEM DERS MÜFREDATI. (9) TEORİ/UYG. (SAAT) MATH 101 Matematik I Calculus I Zorunlu 4-6 PHYS 101 Fizik I Physics I Zorunlu ECE 101

Parçacık Algıçları. Gökhan Ünel / UCI. !! Türk Öğretmenler Programı -2. ! Temmuz 2014

Müon Spektrometresi. Müonlar elektronlara benzerler fakat kütleleri elektronun kütlesinden yaklaşık 200 kat fazladır. Müon spektrometresi P T

MİKRO KONTROLÖR İLE SCR TETİKLEME DEVRESİ TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

B+C Sınıfı Parafudurlar Class B+C SPD for Power Supply Systems

TURKFAB Tesisi Tasarım Çalışmalarının Sonuçları

CMS DEKİ CASTOR KALORİMETRESİNDE KULLANILAN FOTO-ÇOĞALTICI TÜPLERİN ZAMAN YANITLAMA PARAMETRELERİ VE SONUÇLARI* 1

UNIVERSITY OF ÇUKUROVA INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES

Doç.Dr. M. Mengüç Öner Işık Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ (İNGİLİZCE) BÖLÜMÜ DERS PROGRAMINDA YAPILAN DEĞİŞİKLİKLER

CMS DENEYİ HADRONİK KALORİMETRESİNDEKİ HPD LERİN GÜRÜLTÜ ANALİZLERİ. Noise Analysis of HPD s in Hadronic Calorimeter of CMS Experiment

Transkript:

CMS örneği üzerinden Tetikleme & Veri Toplama Sistemleri Samim Erhan UCLA Turkish Teachers Program 1

Tetikleme ve veri toplama ne demektir TDK Büyük sözlük Tetikleme : Tetiklemek işi Tetiklemek : Harekete geçirmek Veri : Deneysel ölçümler ya da sayımlar sonucu elde edilen sayılar kümesi. Veri toplama : Verilerin bir araya getirme işi Pasif tetikleme Fotoraf makinesi denklansoru Resim cekme kararini kullanici veriyor Optik algic verileri hafiza kartina aktariliyor Aktif tetikleme Sabit hiz radari Onceden belirlenmis sartlarin olusmai ile resim cekiyor Optik algic verileri hafiza kartina aktarili 2

Saniyede 40 milyon resim ceken fotoğraf makinesi 3

Algıçtaki kanal sayısı = O(10 7 ) LHC de karsilasacagimiz zorluklar 4

The Compact Muon Solenoid (CMS) SUPERCONDUCTING COIL CALORIMETERS ECAL Scintillating PbWO 4 Crystals HCAL Plastic scintillator brass sandwich Total weight : 12,500 t Overall diameter : 15 m Overall length : 21.6 m Magnetic field : 4 Tesla IRON YOKE TRACKERs MUON ENDCAPS Silicon Microstrips Pixels MUON BARREL Drift Tube Chambers ( DT ) Resistive Plate Chambers ( RPC ) Cathode Strip Chambers ( CSC ) Resistive Plate Chambers ( RPC ) 5

CMS algıcının kesiti Tracking + Ecal + Hcal + Muons for h <2.4 Si TRACKER Silicon Microstrips and Pixels 2/25/2014 CALORIMETERS ECAL Scintillating PbWO 4 crystals HCAL Plastic scintillator/brass sandwich MUON BARREL Drift Tube Chambers (DT) Resistive Plate Chambers (RPC) 6 6

CMS frontend readout systems 7

Frontend functional structures Frontend functional structure Amplifier Filter Shaper Range compression Sampling Digital filter Zero suppression 40 MHz Trigger data Trigger» 100 KHz FrontEnd Driver FED RU Readout Unit Her algıç kendine has farklılıklar gösterse de sinyal işleme mimarisi şu etapları içerir. Detector channel Buffer (pipeline) Trigger-1 matching Feature extraction Output buffer Format&Readout DAQ S. Cittolin CERN/EP 52 Compact Muon Slolenoid, CMS 2000 8

LHC de karsilasacagimiz zorluklar Algıçtaki kanal sayisi = O(10 7 ) Veriyi algıçtan çikarmak için çok sayıda bağlantıya ihtiyaç var Her 25 nano saniyede üst üste 20 olay 9

Olay sayıları & seçim gereksinimi Bohça Olay sayısı : ~10 9 Hz Secim oranı : ~1/10 13 10

LHC bunches structure 11

p-p kesir kesiti N = L x s x Dt L = 10 34 cm -2 s -1 Hz mb -1 s Inel (pp) 70 mb Olay sayısı = 7 x 10 8 Hz Dt = 25 ns = 25 x 10-9 Hz -1 Olay sayısı/25ns = 7 x 2.5 = 17.5 Bütün kovalar dolu degil (2835/3564) Geçiş başına olay sayısı = 23 Bohçaların iç içe geçişi sırasında her bir iyi (Higgs boson içeren olay) olay oluştuğunda ilevaten 20 kötü olay (özelliği olmayan olay) oluşur 12

Olay sayıları & seçim gereksinimi Collision rate Bohça Olay sayısı : ~10 9 Hz Secim oranı : ~1/10 13 13

Algıçtaki kanal sayisi = O(10 7 ) LHC de karsilasacagimiz zorluklar Veriyi algıçtan çikarmak için çok sayıda bağlantıya ihtiyaç var Her 25 nano saniyede üst üste 20 olay Super informasyon otoyolu gerekir Değişik algıç elemanlarından gelen sinyaller bir biri ile uyumlu olmalı Algıç elemanlarının birbirlerine gore 25 ns içinde senkronize edilmesi lazım Bazi algıç elemanlarının sinyaleri 25 ns den uzun Bu algıçlardan gelen sinyaller birden fazla geçişteki olay sinyallerinin toplamı olacaktır Bazi algıç elemanlarına taneciklerin ulaşması 25 ns den fazla Olayın hangi geçişte oldugunu saptamalıyız Daha sonraki analizler için oldukça az sayıda olay saklıyabiliriz. < 1000 Hz 14

Gerçek zamanda olay seçimi (reddi) Ret 99.999% Kabul 0.001% 15

Algıçtaki kanal sayisi = O(10 7 ) LHC de karsilasacagimiz zorluklar Veriyi algıçtan çikarmak için çok sayıda bağlantıya ihtiyaç var Her 25 nano saniyede üst üste 20 olay Super informasyon otoyolu gerekir Değişik algıç elemanlarından gelen sinyaller bir biri ile uyumlu olmalı Algıç elemanlarının birbirlerine gore 25 ns içinde senkronize edilmesi lazım Bazi algıç elemanlarının sinyaleri 25 ns den uzun Bu algıçlardan gelen sinyaller birden fazla geçişteki olay sinyallerinin integrali olacaktır Bazi algıç elemanlarına taneciklerin ulaşması 25 ns den fazla Olayın hangi geçişte oldugunu saptamalıyız Daha sonraki analizler için oldukça az sayıda olay saklıyabiliriz. < 1000 Hz Olayların çogunu atmalıyız Herşey gerçek zamanda olmalı geriye dönüp kayıp olayları kazanamayız. Bütün sistemi çok iyi izlemeliyiz 16

Olay seçimi: Tetikleme sistemi Görev Tanımı: (Hemen hemen) Bütün çarpışmalar içinden ilginç olay içerenlerini seç ve bu olaylara ait algic verilerinin toplanmasini baslat. Tetikleme sisteminin verilerin tamamına anında ulaşması olanaksız olduğundan, T( ) fonksiyonunu ardaşik yaklaşımlarla hesaplıyoruz. T() hesaplarken verilerin de terlenmeye hazır bekletilmesi gerekir. 17

CMS trigger levels and DAQ data flow Event rate First Level: Clock driven Synchronous Triggers Level-1 Higher Levels: Event Driven Asynchronous Triggers HLT output 18

LHC de tetikleme ve veri derleme prensibleri 19

Bunch Crossing Times: LEP, Tevatron & LHC 20

Event signals kinematics Need to distribute LHC Clock Trigger-1 acceptance Control signals Addressable data Bunch-crossing number Need to Compensate Particle TOF Detector and Electronic Propagation delay (~200 ps) 21

Elden ele sinyal işleme 22

Bunch Crossing Times: LEP, Tevatron & LHC Bunch Crossing Times: LEP, Tevatron & LHC LEP: e + e - Crossing rate 30 khz 22µs Tevatron (Run I): pp Crossing rate 280 khz 3.5µs Tevatron (Run II): pp Crossing rate 2.5 MHz 396ns LHC: pp Crossing rate 40 MHz 25ns CERN. European Laboratory for Particle Physics S. Cittolin. Compact Muon Solenoid, CMS 2001 23

SPS & Tevatron (Run I) çarpıştırıcıları zamanlaması Temiz olaylar geçişlerde birden fazla olay az Geçişler arası tetikleme 1 basamak için yeterli Olaylarlardaki veri miktari 250 kbytes Az sayıda veri toplama noktası yeterli 250 24

LHC zamanlamasi Terikleme 1. basamak işlem zamanı geçişler arasından çok fazla Algıc önceki geçilerdeki olayların sinyallerini de hatırlıyor Yüksek sayıda olay üst üste aynı geçişten ve önceki geçişlerden Çok sayıda algıc elemanı 25

Level-1 tetikleme özeti karar için ayrilan zaman butcesi Dt dec 2-3 ms geçişler arasi zaman: Dt evt 25 ns verileri karar verene kadar tutmak icin Pipelines ihtiyac var aynı anda birden fazla olayi incelemeliyiz. Pipelined processing Hizli yanıt vermeliyiz (e.g. özel algıçlar) Arkaplan olaylarının sayısı çok fazla Ret etme faktörü 10,000 Algorithms run on local, coarse data Only calorimeter & muon information Special-purpose hardware (ASICs, etc) Rates: steep function of thresholds Ultimately, determines the physics 26

DAQ teknolojileri ve mimarisinin evrimi 27

LHC de tetikleme ve veri derleme prensibleri 28

Parallel processing by farms 29

Karşılaştırmalı LHC Bilgi İşlem ve iletişim ihtiyacı W ve Z Bosonlarinin bulundugu 1980 de CERN de bulunan toplam bilgi işlemci gücü modern bir masa üstü bilgisayari (1995) kadardi. LHC deki son basamak tetikleme sistemlerinde ki toplam işlemci sayisi, bugün CERN ofislerinde bulunan masa üstü bilgisayarlariının sayısına esit (2000 de 10000) Algıcı kontrol ve denetleme sisteminin veri akışı (sıcaklık, voltaj değerleri vs.) LEP deneylerinin olay veri akışına eşdeger ( 100 kbytes/s) Bir saniyede veri derleme sistemden geçen verilerinin miktari CERN agından bir günde geçen veriye eşdeğer Telekinikasyon sisteminde gerçeklesen 100 milyon telefon konuşmasi kadar 2000 yilinda WEB de dolasan biligiye eçdeğer 30

Structure option: Three physical stages (ATLAS) Tetikleme sistemlerinin 2. basmakta kullandığı verilere ulaşım için yüksek band genişliğine gereksinim duymaz 31

Structure option: Two physical stages (CMS) 32

Low mass Higgs (M H <140 GeV/c 2 ) H gg: decay is rare (B~10-3 ) But with good resolution, one gets a mass peak Motivation for LAr/PbWO 4 calorimeters Resolution at 100 GeV, s 1GeV S/B 1:20 33

Intermediate mass Higgs H ZZ l + l l + l (l =e,m) Very clean Resolution: better than 1 GeV (around 100 GeV mass) Valid for the mass range 130<M H <500 GeV/c 2 34

Short history of computing and new frontiers The origin Counting. Abacus 1600 Numeric techniques, Logarithms, Calculator engine 1800 Punch cards, Automates. Babbage difference engine driven on a program 1900 Punched cards electromechanical Holletith's tabulator, vacuum tube, 1940 Electronic digital and stored-program first computers 1950-1960 First Generation Commercial computers. UNIVAC. FORTRAN. First transistor 1960-1965 Second Generation General purpose computers IBM,DEC. COBOL, BASIC. Integrated circuits 1965-1971 Third Generation Arpanet. First microprocessor chip. PASCAL, C and UNIX 1971-1999 Forth Generation 1975 Minicomputer, Microcomputer. Window and mouse. Cray supercomputer. 1980 Personal Computer. Apple, Microsoft. Vector processors 1984 Parallel computing. Farms. OO/C++ 1990 Massive parallel computing and massive parallel storage. LANs and WANs. Internet. WEB 1995 Commodities and network/bandwidth explosion. Network computing. High Performance Computing ASCI initiative. 2000 Present Fusion of computing, communication and archiving. Grid. 35

Level-1. Particle identification 36

Tetikleme ve veri derlemenin gelişmesi 37

Computing and communication trends 38

Isolated electron principle 39

Isolated electron algorithm 40