CERN-Praktikum 2010

ALICE TPC Ausleseelektronik

Fabian Müller

Überblick

ALICE TPC

Tätigkeiten

Simulation des Ausleseprozesses

Messung der Auslesezeit

Fotos vom Labor

Die ALICE TPC

TPC = Time Projection

Chamber

dt: Spurendriftkammer

• 2 endplates mit je 36 Auslesekammern

• = 72 readout chambers mit 18+25

(IROC) bzw.18+20+20+20(OROC) FECs

• = 4356 FECs mit je 128 Kanälen

• = 557568 pads

Aufgabe

Untersuchung der Ausleseelektronik der TPC

durch

Simulation des Ausleseprozesses

Messung der Auslesezeit im Labor

Triggersimulation

Während des Auslesens können keine

Trigger angenommen werden

Wie viele Trigger können abhängig von

Ausleserate und Triggerrate ausgelesen

werden

> Simulation der ankommenden Trigger

Triggersimulation

0 10 20 30 40

1

4

7

10

13

16

19

22

25

28

#T

rig

ger

e

Zeit

Trigger

Auslesezeit

Auswertung

Akzeptierte Trigger relativ, absolut

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 2 4 6 8

Verhältnis Auslesezeit/Triggerzeit

An

teil n

Simulation

Theoriekurve: 1/(1+x)

Zum Lesen genutzte Zeit

Messung der Auslesezeit

Messung der zum Auslesen der FECs

benötigten Zeit abhängig von der Menge an

Information mit Oszilloskop

Aus der Anzahl der Informationen pro pad

lässt sich die Datenmenge bestimmt und

daraus die Bandbreite bzw.

Auslesegeschwindigkeit

Messung der Auslesezeitn.o. samples

eventsiz

e eventsize in kb readout time [ms] readout time [ms] bandwidth [Mbyte/s] bandwidth [Mbyte/s]

1 4 38468 38,468 1,3 1,37 29,59076923 28,07883212

2 5 51268 51,268 1,3 1,37 39,43692308 37,42189781

3 6 51268 51,268 1,3 1,37 39,43692308 37,42189781

4 7 51268 51,268 1,34 1,41 38,25970149 36,36028369

5 8 64068 64,068 1,34 1,41 47,8119403 45,43829787

6 9 64068 64,068 1,34 1,41 47,8119403 45,43829787

7 10 64068 64,068 1,34 1,41 47,8119403 45,43829787

8 11 76868 76,868 1,38 1,45 55,70144928 53,01241379

9 12 76868 76,868 1,38 1,45 55,70144928 53,01241379

10 13 76868 76,868 1,38 1,45 55,70144928 53,01241379

11 14 89668 89,668 1,38 1,45 64,97681159 61,84

12 15 89668 89,668 1,42 1,49 63,14647887 60,17986577

13 16 89668 89,668 1,42 1,49 63,14647887 60,17986577

14 17 102468 102,468 1,43 1,49 71,65594406 68,7704698

15 18 102468 102,468 1,42 1,49 72,16056338 68,7704698

16 19 102468 102,468 1,47 1,54 69,70612245 66,53766234

17 20 115268 115,268 1,47 1,54 78,41360544 74,84935065

18 25 128068 128,068 1,51 1,58 84,81324503 81,0556962

19 30 153668 153,668 1,59 1,62 96,64654088 94,85679012

20 35 179268 179,268 1,83 1,7 97,96065574 105,4517647

21 40 192068 192,068 1,91 1,74 100,5591623 110,383908

Auslesezeit vs EventgrößeBlau: neue firmware Rot: alte firmware

readout time vs eventsize

0

5

10

15

20

25

30

0 1000000 2000000 3000000 4000000 5000000

eventsize [Byte]

rea

do

ut

tim

e

n

Theorie

Die Auslesezeit T hängt von folgenden

Parametern ab:

eventsize s

max. bandwidth m

m-1: Zeit pro ByteSteigung

offset o

T(s)= s*m-1 + o

Bandbreite: B(s)= s * T-1

B(s)= s * ( s/m + o)-1

Rot: Blau:m= 160MByte/s

o= 0,38ms

m= 160MByte/s

o= 0,65ms

216 RCUs mit je 160 MByte/s ca 35 GByte/s

bandwidth vs eventsize

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 1000 2000 3000 4000 5000

eventsize [kByte]

ban

dw

idth

[M

Byte

/s]

n

bandwidth vs

eventsize neu

bandwidth vs

eventsize alt

Theorie neu

Theorie alt

Schlussfolgerung

Ausleserate für große Datenmengen ist durch

Bandbreite des Links begrenzt (Steigung

der Geraden bzw. Asymptote)

Nach unten ist Auslesezeit durch offset

beschränkt (y-Achsenabschnitt)

Neue firmware ist langsamer als alte

Fehler entdeckt!

Fotos

Fragen?

Vielen dank für eure/Ihre Aufmerksamkeit!