一种基于网络读出的暗物质实验数据获取软件-Indico@IHEP.pptVIP

报告人：曾婷轩 实验物理中心数据获取组 2015年08月19日 第十七届全国科学计算与信息化会议 一种基于网络读出的暗物质数据获取软件 报告提纲 简介 单板测试 框架 实现 现状 1.1 系统简介-暗物质实验简介 2014-2015: Technology RD Funded by IHEP 43 kg 单块晶体探测器 180*180*300mm 大亚湾5号厅水池 5mx5mx6m CsI(Na)暗物质实验，采用具有双发光特性的CsI(Na)晶体，对暗物质粒子的候选者“弱相互作用重粒子（WIMPs）”进行直接探测。 1.2 系统简介- DAQ系统带宽需求 暗物质反应截面小，沉积能量小 更高的光产额 低温 -130℃ 晶体发光时间长 波形零压缩 记录每个事例完整波形 数据量大 通过波形鉴别粒子 数据量估计： FADC: 100μs采样窗口，1GHz采样率， 16bits/点 单通道单触发： 200 KB/s 设计信号频率 100Hz，12个PMT 总数据量： 240 MB/s 取数半年： 3559 TB 预期压缩100倍后存盘 单光电子谱 稀疏 1.3 系统简介- DAQ系统的功能需求与设计方案 ? 前端接siTCP板，网络接口读出。 二级事例组装 波形零压缩 存盘 数据文件波形图显示 设计方案： 利用已有ATLAS TDAQ框架——需要熟悉框架，可复用事例组装，存盘，用户界面等相关组件 2 电子学读出测试程序开发 ? 触发长度 0x0800 0x1000 0x1800 0x2000 0x3000 事例长度 128kB 256KB 384KB 512KB 768KB 接收端测得的数据率 12.5MB/s 25.0MB/s 37.5MB/s 49.9MB/s 74.9MB/s 理论数据率 12.8MB/s 25.6MB/s 38.4MB/s 51.2MB/s 76.8MB/s 程序功能：实现对 siTCP 板的配置，以及取数，对取到的数据包进行解析，统计数据传输率。 siTCP单板测试结果： 与千兆网卡直连能达到 600Mb/s的数据传输率。 3.1 系统框架-硬件组成 前端电子学 3块母板，6块ADC子板 一块触发和时钟板 数据流传输与数据存储 在线集群，4台服务器，linux2.6.32, gcc version 4.4.7 网络发送 DAQ控制 地下实验厅和地面控制室各一台PC机 3.2 系统框架-软件框架 在线软件 负责配置、控制、监测 在线软件部分基本重用了ATLAS TDAQ的相关组件。 数据流软件 负责数据的传输与处理 数据流软件在借鉴ATLAS 和lhaaso DAQ软件的基础上，根据暗物质实验的具体要求设计完成。 Data Flow Software Back end Gathering and monitoring Front Read Out Online Software Data Storage 3.3 系统框架-数据流 Data Read Event Pack Event Send Elec Modules Storage Array 读出组件 数据流组件 PT(Processing task) Memory Share 存盘组件 4.1 系统实现-电子学配置与取数 将单板测试程序集成到TDAQ ROS框架 网络UDP配置流程： 4.2 系统实现-事例组装 两级事例组装 UDP配置电子学板，通过网络读取数据。 解析数据包头，得到触发号，数据长度。 保证同一触发号的数据段到齐，按照触发号组装数据。数据段未到齐时给出报错信息。 三块母板的数据组装成完整事例，框架完成。 完整事例格式 电子学头格式 4.3.1 系统实现-波形零压缩 波形零压缩： 基线：对每个数据通道的前N个原始数据点求平均 阈值：基线+ dth 过阈的数据点保留，未过阈的点记为0. dth 4.3.2 系统实现-波形零压缩 波形压缩结果 采样宽度为100μs,98288个数据点 N=100, dth=8. 压缩比为150左右。 数据率 191MB/s - 1.3 MB/s；半年 3559TB - 23 TB 压缩前 压缩后 5 系统现状 目前软件的主要部分已经开发完成，现场测试持续运行48小时未出现问题。 根据探测器需求，需要进一步完善： 波形积分 实时显示 研究意义： 这是第一次采用网络与电子学的接口方案，对以后的实验具有借鉴意义。 对siTCP板的测试结果表明了其用于今后实验的可行性，带宽大，实现方便。 Thank you ! 第十七届全国科学计算与信息化会议