Προσομοίωση ανάλυση και επανασχεδιασμός του συστήματος λήψης δεδομένων του πειράματος CMS

Abstract

The Data Acquisition (DAQ) system for the CMS experiment at the LHC is responsible for forming full events, corresponding to the detector information originated from a single proton-proton beam crossing, by collecting data from around 500 data sources at an aggregate throughput of 100GB/s. The building procedure is carried out in parallel using commercial components and switching techniques resulting in a modular system that can be installed in stages. The purpose of this thesis is the creation of a simulation tool for studying the functional behaviour of the DAQ (phenomenology) under intensive operational conditions as well as to estimate the intrinsic parameters that lead to the optimization of the system's performance. The validity of the model and the accuracy of theresults are confirmed either via Queuing Theory models or via experimental results onsmaller-scale DAQ prototypes.

Το σύστημα λήψης δεδομένων (DAQ) του πειράματος CMS στο μεγάλο αδρονικό επιταχυντή LHC έχει ως σκοπό τη συλλογή της πληροφορίας από περίπου 500 ανιχνευτικές διατάξεις, προερχόμενη από τη σύγκρουση υψηλοενεργειακής δέσμης πρωτονίων με ρυθμό 40 MHz, και τη σύνθεση σε μία ενιαία ποσότητα, το γεγονός της φυσικής. Η διαδικασία σχηματισμού του γεγονότος της φυσικής υλοποιείται από εμπορικά στοιχεία και κυκλώματα μεταγωγής σε παράλληλη λειτουργία, δημιουργώντας ένα βαθμωτό σύστημα που μπορεί να εγκατασταθεί σε στάδια. Ο σκοπός της διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός εργαλείου προσομοίωσης για τη μελέτη της λειτουργικής συμπεριφοράς του DAQ (φαινομενολογία) υπό συνθήκες υψηλής ροής δεδομένων (μέγιστη φωτεινότητα της δέσμης) καθώς και για την εκτίμηση των εσωτερικών παραμέτρων του συστήματος που οδηγούν στη βελτιστοποίηση της λειτουργίας του. Η εγκυρότητα του μοντέλου της προσομοίωσης καθώς και η ακρίβεια των αποτελεσμάτων πιστοποιούνται είτε με κατάλληλα μοντέλα από τη θεωρία ουρών είτε από μικρής κλίμακας πρωτότυπα του DAQ.