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Esperimento LHCb
Vincenzo Vagnoniper il gruppo di Bologna
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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
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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
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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
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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
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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
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Trigger L1&HLT: architettura
MultiplexingLayer
FE FE FE FE FE FE FE FE FE FE FE FE
Switch Switch
Level-1Traffic
HLTTraffic
126-240Links
44 kHz5.5-11.0 GB/s
349Links
40 kHz2.3 GB/s
31 Switches
33 Links1.7 GB/s
90-153 SFCs
Front-end Electronics
Gb Ethernet
Level-1 Traffic
Mixed Traffic
HLT Traffic
90-153 Links5.5-10 GB/s
TRM
Sorter
TFCSystem
L1-Decision
StorageSystem
Readout Network
Switch Switch Switch
SFC
Switch
CPU
CPU
CPU
SFC
Switch
CPU
CPU
CPU
SFC
Switch
CPU
CPU
CPU
SFC
Switch
CPU
CPU
CPU
SFC
Switch
CPU
CPU
CPU
CPUFarm
62-83 Switches
64-157Links
88 kHz
~1400 CPUs
MultiplexingLayer
FE FE FE FE FE FE FE FE FE FE FE FE
SwitchSwitch SwitchSwitch
Level-1Traffic
HLTTraffic
126-240Links
44 kHz5.5-11.0 GB/s
349Links
40 kHz2.3 GB/s
31 Switches
33 Links1.7 GB/s
90-153 SFCs
Front-end Electronics
Gb Ethernet
Level-1 Traffic
Mixed Traffic
HLT Traffic
Gb EthernetGb Ethernet
Level-1 Traffic
Mixed TrafficMixed Traffic
HLT TrafficHLT Traffic
90-153 Links5.5-10 GB/s
TRM
Sorter
TFCSystem
L1-Decision
StorageSystem
Readout NetworkReadout Network
SwitchSwitch SwitchSwitch SwitchSwitch
SFC
Switch
CPU
CPU
CPU
Switch
CPUCPU
CPUCPU
CPUCPU
SFC
Switch
CPU
CPU
CPU
Switch
CPUCPU
CPUCPU
CPUCPU
SFC
Switch
CPU
CPU
CPU
Switch
CPUCPU
CPUCPU
CPUCPU
SFC
Switch
CPU
CPU
CPU
Switch
CPUCPU
CPUCPU
CPUCPU
SFC
Switch
CPU
CPU
CPU
Switch
CPUCPU
CPUCPU
CPUCPU
CPUFarm
62-83 Switches
64-157Links
88 kHz
~1400 CPUs
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Responsabilità di Bologna Sub Farm Controller
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
Sub Farms 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 Simulazioni del sistema
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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
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Risorse di calcolo in uso al CNAF
40 stazioni per la produzione MC: 80 PIII CPUs (clock 1.4 GHz, 2 GB RAM)
15 stazioni di analisi: 30 PIII CPUs (clock 1 GHz, 512 MB RAM) Impiegate per analisi interattiva dei dati
2 Server di dischi per produzione MC 1 TB NAS (14 x 80 GB IDE disks - RAID5) 1 TB NAS (7 x 170 GB SCSI disks - RAID5)
2 server di dischi per l’analisi dati 1 TB NAS (14 x 80 GB IDE disks - RAID5) 1.4 TB NAS (8 x 170 GB SCSI disks - RAID5)
1 filesystem parallelo per l’analisi dati 12 PC sono impiegati come server di dischi
paralleli 3 TB – 12*80 GB + 12*170 GB IDE disks
Libreria a cassette CASTOR 4 TB per stoccaggio dati produzione MC
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PVFS Performance (12 I/O servers)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
0 5 10 15 20 25 30Number of clients
Aggr
egat
e I/O
[Gbi
t/s]
File-system parallelo ad alte prestazioni di I/O
Client 1
Client 2
Client n
Server 1
Server 2
Server 12
MGR
I/O servers
Meta dataserver
Net
wo
rk
Ntuple
Ntuple
Ntuple
Con 12 server raggiungiamo un I/O aggregato di 125 MB/s
Striping dei file di dati su 12 diversi server (Network RAID0)
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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 BsK+K- per 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
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Parametri di selezione e PID
Massa BMassa B0 0 + + - impiegando la - impiegando la PID del RICHPID del RICH
B0(s)
, K
, KIP
IPIPB L
Massa BMassa B0 0 + + - senza la PID del RICH- senza la PID del RICH
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Angolo dalle asimmetrie CP dei canali Bd+- e
BsK+K- Segnale Fondo/
Segnale
Eventi ricostruiti per anno
B0 + - < 0.8 27000
B0 K+ - < 0.25 115000
Bs K+ K- < 0.55 35000
BBss KK+ + KK--
Asimmetria CPAsimmetria CP
p.d.f. per p.d.f. per
() = 2.20
in 4 anni
BBdd + + --
Asimmetria CPAsimmetria CP
200@
0),(
043.0)()(
ss
mixCP
dirCP
mixCP
dirCP
x
AACorr
AA
53.0),(
054.0)()(
mixCP
dirCP
mixCP
dirCP
AACorr
AA
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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
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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