Введение к работе
Актуальность темы. Для проведения исследований в области спектроскопии мезонов в ИФВЭ была создана и работает экспериментальная установка "Вершинный спектрометр" (ВЕС). В её задачу входит изучение достаточно широкого класса реакций с несколькими заряженными (я-- и if-мезоны) и нейтральными (7-кванты) частицами в конечном состоянии. Одним из основных физических требований является высокая статистическая обеспеченность исследований, что позволяет выделять состояния с определёнными квантовыми числами методом парциально-волнового анализа. Достижение научных целей такого эксперимента определяется наличием высокоскоростной системы сбора данных, обеспечивающей набор значительного числа событий за один сеанс работы установки. Актуальной становится задача разработки и создания аппаратно-программных комплексов для сбора данных, адекватных задачам установки ВЕС.
Цель диссертационной работы — создание программно-аппаратного комплекса системы сбора данных установки "Вершинный спектрометр ИФВЭ" и проведение методических работ для дальнейшего её совершенствования.
Научная новизна. Создана высокоскоростная многопроцессорная система сбора данных для установки ВЕС. В ней впервые применена магистрально - модульная система МИСС, разработанная в ИФВЭ и отличающаяся от предшествовавшей ей системы СУММА на порядок более высоким быстродействием. При этом:
создана аппаратура построения и буферизации данных, позволяющая исключить программные задержки на опрос модулей регистрации, организовать многоуровневый отбор данных и их многопроцессорную обработку;
в системе сбора данных использованы ЭВМ, встроенные в аппаратуру подсистем установки, что не только сокращает время настройки детекторов и поиска неисправностей аппаратуры, но и позволяет определённым образом уменьшать шумы регистрирующей электроники.
Впервые проведены методические работы с новым элементом вычислительной техники — процессором с перепрограммируемой архитектурой. На нём реализован алгоритм классификации кластеров в калориметре и получены численные оценки вычислительной мощности на основе данных по симуляции откликов электромагнитного калориметра, предлагаемого для установки АТЛАС.
Практическая ценность. Созданная система сбора данных эксплуатировалась около 15 сеансов работы с пучком, 5 из них длились более 100 смен (600 часов) работы ускорителя каждый. Зарегистрировано несколько сотен миллионов событий (в последнем сеансе свыше 300 млн.) с эффективностью реконструкции 50% и выше. По ряду реакций набранная статистика на порядок превышает мировую. Обработка части зарегистрированных событий уже дала ряд физических результатов. По результатам методических работ в ЙФВЭ создана система компьютерного проектирования (CAD-система) для работы с СБИС Field-Programmable Gate Array (FPGA) и процессорами с перепрограммируемой архитектурой на их основе. Технические решения и программное обеспечение, созданные в ходе работы над диссертацией, могут быть применены при создании систем сбора данных с других установок.
Автор защищает
-
Структуру верхнего уровня системы сбора данных установки ВЕС.
-
Программное обеспечение, работающее в линию с аппаратурой сбора данных.
-
Результаты разработки и реализации триггерного алгоритма классификации кластеров.
Структура диссертации. Работа изложена на 83 страницах, состоит из введения, трёх глав, заключения и двух приложений, содержит 35 рисунков и 7 таблиц, а также список цитируемой литературы, включающий 58 наименований.
Апробация работы. В основу диссертации положены работы [1-8], выполненные автором в 1987-1994 гг. в ЙФВЭ и ЦЕРН. Работы опубликованы в виде препринтов и статьей в сборниках материалов IV Всесоюзной школы по автоматизации исследований в ядерной физике и астрофизике, докладывались на семинарах ЙФВЭ и рабочих совещаниях проекта R&D-11 в ЦЕРН и были представлены на международной конференции "Real Time Data-94" в Дубне.
Похожие диссертации на Программно-аппаратный комплекс Система сбора данных установки ВЕС
