Trigger di Livello 0 - INFN

Esperimento LHCb
Vincenzo Vagnoni
per il gruppo di Bologna
1
Attività




Elettronica di trigger L0 dei calorimetri
Progetto della farm di computer per il trigger
L1&HLT
Gestione delle risorse di calcolo per la
componente italiana della collaborazione
Analisi dei decadimenti charmless dei mesoni
B in due carichi per la realizzazione del TDR
del detector
V. Vagnoni
INFN, Bologna
2
Trigger di Livello 0

Il trigger di Livello 0 ha la funzione di ridurre il rate di
eventi da 40 MHz a ~1.1 MHz
 Impiega informazioni dei calorimetri e delle camere per muoni

Trigger dei calorimetri
 Usa i segnali del preshower (6000 canali), SPD (6000 canali) e dei
calorimetri elettromagnetico (6000 canali) e adronico (1500
canali)
 Discriminazione gamma/e/h e tagli in energia trasversa
 Organizzato in vari stadi
• Front-end (formazione e clusterizzazione i segnali in matrice 2x2)
• Validazione (identificazione della natura del cluster mediante
coincidenza dei vari rivelatori)
• Selezione (identificazione dei cluster a piu’ elevata energia trasversa)
• Decisione

Il gruppo di Bologna e’ responsabile del crate di selezione
e della trasmissione dei segnali su fibra ottica
dall’elettronica di front-end all’elettronica di trigger L0 e
L1
V. Vagnoni
INFN, Bologna
3
Crate di selezione dei cluster



Completato il progetto della nuova scheda di
selezione a 28 canali
Da realizzare nel secondo semestre il
prototipo dello stadio di controllo delle
schede elettroniche basato su Credit Card-PC
In collaborazione con il gruppo CMS è previsto
l’allestimento del sistema TTC per la
distribuzione dei segnali di sincronizzazione e
fast-control di LHC
V. Vagnoni
INFN, Bologna
4
Trasmissione su fibra ottica

Trasmissione 32-bit @40MHz su fibra ottica
 Realizzati prototipi di schede TX/RX a canale singolo con
serializzatore/deserializzatore
• Soluzione adottata: GOL (CERN)/TLK2501 (Texas Instruments)

Realizzata una scheda elettronica per la misura della
probabilita’ di errore di trasmissione
 Completate le misure di Bit Error Rate su schede a canale
singolo (BER < 10-14)

Studio della scheda RX prototipo a 12 canali
 Cavo ottico a 12 fibre e trasduttore ottico/tensione a 12
ingressi, 12 deserializzatori
V. Vagnoni
INFN, Bologna
5
Trigger L1 e Higher Level
(nuova attivita’)

Il Trigger di Livello 1 seleziona vertici secondari mediante
tagli su parametro d’impatto e impulso trasverso
 Utilizza le informazioni del trigger L0 + rivelatore di vertice +
1 camera tracciante in silicio
 Rate di eventi in ingresso ~1.1 MHz
 8.8 kB/evento

 80 Gb/s
Il livello di trigger successivo (HLT) deve effettuare una
ricostruzione pressoche’ completa dell’evento
 Rate in ingresso ~40 KHz
 30 kB/evento


 9.6 Gb/s
Si prevede di utilizzare un numero di CPU 2007
dell’ordine di 1500
Trasporto dei dati completamente basato su Gb-ethernet
V. Vagnoni
INFN, Bologna
6
Trigger L1&HLT: architettura
Level-1
Traffic
FE
FE
FE
FE
FE
FE
FE
FE
FE
Front-end Electronics
FE FE FE
TRM
126-240
Links
44 kHz
5.5-11.0 GB/s
62-83 Switches
Switch
Switch
Switch
Switch
Switch
33 Links
1.7 GB/s
Sorter
TFC
System
90-153 Links
5.5-10 GB/s
Storage
System
SFC
SFC
SFC
90-153
SFCs
Switch Switch Switch
HLT Traffic
31 Switches
L1-Decision
Readout Network
Level-1 Traffic
349
Links
40 kHz
2.3 GB/s
Multiplexing
Layer
64-157
Links
88 kHz
Gb Ethernet
HLT
Traffic
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU
SFC
Switch
Switch
CPU
CPU
CPU
SFC
~1400 CPUs
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU
Farm
Mixed Traffic
V. Vagnoni
INFN, Bologna
7
Responsabilità di Bologna

Sub Farm Controller

Sub Farms

Simulazioni del sistema
 SFC e’ un PC ad alte prestazioni (2 Gb/s I/O)
 Riceve i frammenti di evento dall’elettronica di
front-end del trigger L1 e li assembla (event
building)
 smista l’evento ad una sub farm per la fase di
processo (load balancing dinamico)
 Effettua il monitoraggio del funzionamento dei nodi
della sub farm
 Ciascuna sub farm sara’ costituita da 10-20 PC
 Sistema disk-less, boot da network, basato su Linux,
rack-mounted PCs (1U or blade servers) dual CPU
 Ciascun nodo esegue il software di Livello 1 o HLT
V. Vagnoni
INFN, Bologna
8
Gestione risorse di calcolo per
l’Italia


Responsabilita’ nei comitati tecnico e di gestione del
centro di calcolo Tier-1 dell’INFN
Farm di produzione Monte Carlo stabilmente in
funzione da due anni con risorse crescenti
 Partecipazione alla I Data Challenge di LHCb (Feb-Apr 2003)
• Produzione Monte Carlo di 50*106 eventi per realizzazione TDR
•
del rivelatore
17 centri di calcolo coinvolti in Europa
 Bologna ha contribuito con 6*106 eventi impiegando 80 CPU
(PIII 1.4 GHz) a pieno carico

Analisi dati prodotti effettuata a Bologna
 Allestito un sistema ad alte prestazioni di I/O basato
sull’impiego di un file-system parallelo
V. Vagnoni
INFN, Bologna
9
Risorse di calcolo in uso al CNAF

40 stazioni per la produzione MC:

15 stazioni di analisi:

2 Server di dischi per produzione MC

2 server di dischi per l’analisi dati

1 filesystem parallelo per l’analisi dati

Libreria a cassette CASTOR
 80 PIII CPUs (clock 1.4 GHz, 2 GB RAM)
 30 PIII CPUs (clock 1 GHz, 512 MB RAM)
 Impiegate per analisi interattiva dei dati
 1 TB NAS (14 x 80 GB IDE disks - RAID5)
 1 TB NAS (7 x 170 GB SCSI disks - RAID5)
 1 TB NAS (14 x 80 GB IDE disks - RAID5)
 1.4 TB NAS (8 x 170 GB SCSI disks - RAID5)
 12 PC sono impiegati come server di dischi
paralleli
 3 TB – 12*80 GB + 12*170 GB IDE disks
 4 TB per stoccaggio dati produzione MC
V. Vagnoni
INFN, Bologna
10
File-system parallelo ad alte
prestazioni di I/O
Striping dei file di dati su 12 diversi server (Network RAID0)

I/O servers
Network
Server 1
Server 2
Server 12

MGR
Con 12 server
raggiungiamo un I/O
aggregato di 125 MB/s
Aggre gate I/O [Gbit/s ]
Meta data
server
Client 1
Ntuple
Client 2
Ntuple
Client n
Ntuple
PVFS Performance (12 I/O servers)
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
V. Vagnoni
INFN, Bologna
0
5
10
15
20
25 11 30
Number of clients
Analisi dei decadimenti dei
mesoni Bd,s  h+h-


Produzione Monte Carlo e analisi dati realizzate
sulla farm di computer di Bologna
Ottimizzazione dei criteri di selezione e
implementazione degli algoritmi
 Risultati presentati al Workshop CKM 2003

Analisi combinata dei segnali Bd+- e BsK+Kper la determinazione dell’angolo  del triangolo
di unitarietà della matrice CKM
 Valutazione della precisione di misura dei coefficienti
di asimmetria CP diretta e di mixing
 Valutazione della precisione nella misura dell’angolo 
V. Vagnoni
INFN, Bologna
12
Parametri di selezione e PID
, K
B0(s)
IP
IPB
IP
L
Massa B0  + - impiegando la
PID del RICH
V. Vagnoni
INFN, Bologna
, K
Massa B0  + - senza la PID del RICH
13
Angolo  dalle asimmetrie CP
dei canali Bd+- e BsK+KSegnale
Fondo/Segnale
Eventi
ricostruiti
per anno
B0  + -
< 0.8
27000
B0  K+ -
< 0.25
115000
Bs  K+ K-
< 0.55
35000
Bd  + Asimmetria CP
dir
mix
 ( ACP
)   ( ACP
)  0.054
dir
mix
Corr ( ACP
, ACP
)   0.53
p.d.f. per 
() =
in 4 anni
2.20
Bs  K+ KAsimmetria CP
dir
mix
 ( ACP
)   ( ACP
)  0.043
dir
mix
Corr ( ACP
, ACP
)0
@ s  0
V. Vagnoni
INFN, Bologna
x s  20
14
Personale Impegnato

Elettronica
 Ing. I. D’Antone, Ing. I. Lax, G. Balbi

R&D farm per L1&HLT
 G. Avoni, G. Peco

Fisici equivalenti impegnati 10

Fisici afferenti all’esperimento 20
V. Vagnoni
INFN, Bologna
15
Richieste Finanziarie

Elettronica
 Realizzazione prototipo definitivo scheda di
selezione: 50000 Euro

R&D nella farm L1&HLT
 Anticipo al 2003 di richieste per 20000 Euro
per allestimento apparato di test a Bologna
V. Vagnoni
INFN, Bologna
16