Die Systemsoftware für den First Level Trigger des HERA-B Experiments


Wolf, Thomas


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URL: http://ub-madoc.bib.uni-mannheim.de/15
URN: urn:nbn:de:bsz:180-madoc-157
Dokumenttyp: Dissertation
Erscheinungsjahr: 1998
Verlag: Universität Mannheim
Gutachter: Männer, Reinhard
Datum der mündl. Prüfung: 19 März 1999
Sprache der Veröffentlichung: Deutsch
Einrichtung: Fakultät für Wirtschaftsinformatik und Wirtschaftsmathematik > Informatik V (Männer -2008)
Fachgebiet: 004 Informatik
Fachklassifikation: CCS: C.1.2 D.1.5 I.6.8 J.2.8 ,
Normierte Schlagwörter (SWD): Hochenergiephysik , Systemsoftware , Parallelprozessor , Software engineering , Zeitdiskrete Simulation
Freie Schlagwörter (Deutsch): Trigger , Objektorientierte Programmierung , Design Pattern , UML , Framework
Freie Schlagwörter (Englisch): Trigger , objectoriented programming , Design Patterns , UML , Framework
Abstract: Für das HERA-B Experiment am DESY in Hamburg entwickelt der Lehrstuhl für Informatik V die Hard-und Software der ersten Triggerstufe. Das benötigte System muß hoch selektiv und effizient interessante Messungen bei einer Meßrate von 10 Mhz herausfiltern. Für die Analyse stehen 9 Mikrosekunden zur Verfügung, in denen aus einer Messung Spuren rekonstruiert werden müssen. Hierfür wird ein Multiprozessorsystem mit massiv paralleler und gepipelineter Architektur aufgebaut. Es besteht aus etwa 80 diskret aufgebauten Spezialprozessoren, die bis zu 600 Millionen Spuren/s rekonstruieren. Die Daten werden mit einer Rate von 1 Terabit/s über 1600 optische Verbindungen empfangen. Jedes Prozessorboard ist als VME-Einschub ausgeführt, der zusätzlich einen Mikroprozessor zur Steuerung besitzt. Insgesamt besteht das heterogene Steuerungssystem des Triggers aus etwa 90 Rechnern, die über VME-Bus und Ethernet kommunizieren. Während der Server und die VME-Host-Rechner mit Unix arbeiten, besitzen die Board-Mikroprozessoren kein Betriebssystem und nur den VME-Bus als Schnittstelle nach außen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Entwicklungs- und Laufzeitumgebung implementiert, die das Programmieren dieser Rechner in C und die Verwendung der C-Standardbibliothek erlaubt. Weiterhin wurde ein Prototyp für ein zentrales Trigger-Steuerprogramm, mit grafischer Oberfläche und Netzwerkkommunikation zu den einzelnen Board-Prozessen, in der Sprache Tcl/Tk entwickelt. Für Tests, Inbetriebnahme und physikalische Fragestellungen wird eine Simulation des Triggers und der vorgeschalteten drei Pretriggersysteme, die an anderen Instituten entwickelt werden, benötigt. Im Rahmen der Arbeit wurde ein objektorientiertes Framework entwickelt, mit dem logische Simulationen digitaler Schaltungen implementiert werden können. Es wird von den Instituten eingesetzt, um ihre Subsystemsimulationen zu entwickeln, die dann aufgrund der gemeinsamen Basis zu einer Gesamtsimulation zusammengefügt werden können.
Übersetzter Titel: The Systemsoftware for the First Level Trigger of the HERA-B Experiment (Englisch)
Übersetzung des Abstracts: For the HERA-B experiment at DESY in Hamburg the Chair Of Computer Science V is developing the hard-and software of the First Level Trigger. The System must be highly selective and efficient in filtering interesting measurements out of the 10 MHz input rate. For its analysis 9 microseconds are available to reconstruct tracks. A multiprocessor system with massively parallel und pipelined architecture is needed It consists of 80 discrete assembled special purpose processors. The data is received with a rate of 1 Terabit/s through 1600 optical links. Each processor board is build up as VME-card, which has an additional microprocessor for controlling. Altogether the heterogenous control system consists of about 90 computer, which are communicating via VME-Bus and Ethernet. The server and the VME-host-computer are running with Unix, but the board-microprocessors do not have any operating system and only the VME-bus as interface to the outer world. A development and runtime environment has been developed which allows the programming of these computer in C using the C Standard Library. Additionally a prototype of a central trigger control program with graphical user interface and network communication to the single board-processes has been developed in Tcl/Tk. For tests, implementation and physics problems a simulation of the trigger and the three connected pretrigger, which are developed by other instiutes, is needed. Within the scope of this thesis an objectoriented framework has been developed which supports the implementation of logical simulations of digital circuits. It is used by the institutes to develop their subsystem simulations. Because of their common underlying structure they can afterwards be assembled to a complete system simulation. (Englisch)
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Wolf, Thomas (1998) Die Systemsoftware für den First Level Trigger des HERA-B Experiments. [Dissertation]
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