PC-LinuxとROOTを用いた CAMACデータ収集システム開発 Version b 14 筑波大学 第一学群 自然学類 物理学専攻 970330 黒木 善昭 指導教官 三明 康郎 江角 晋一 ［目次］ 1. 開発目的 2. 開発結果 3. 性能評価・運用 4. まとめ Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 データ収集システム 高エネルギー原子核実験において イベントは 非同期的に大量に発生 実験の流れは 測定 結果 考察 測定 高速に取り扱うため 効率の良い測定のため エレクトロニクス コンピュータ 迅速かつ適切な フィードバック KEK 12GeV PS データ収集性能 作業能率 T479 毎秒測定可能なbyte数 30 event/sec イベント毎に 目的の量を得るまでの作業量 20 words 既存のシステムでも 1200 byte/sec 十分な性能がある 改良の余地あり Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 本研究の目的 データ収集システムの開発 DAQ Data Acquisition system データ収集性能 作業能率 100HzのEvent Rateにおいて 18wordsのデータを 測定可能程度 オンライン測定 オフライン解析 が 数コマンドで可能程度 (1words = 16bits) Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 作業能率の向上のために エレクトロ ニクス CAMAC Linux PC・OS 世界標準規格 CAMAC Computer独立性 デバイス ドライバ 互換性・保守性 拡張性・柔軟性 バッファ マルチタスク メモリ管理 オンライン測定 共有メモリ 豊富な資源・環境 UNIX互換OS 保存 オンライン ROOT 解析ソフト C++ Ntuple (ROOT) ネットワーク OS親和性 Network オブジェクト指向 hix# hix# hix#root l.C 1コマンドで可能 より高度な汎用性、拡張性 解析・表示 ROOTマクロ Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 開発結果 クリック 初期設定 TDC・ADC分布 例 マクロの実行 クリック （18words） 時間分解能 ROOTでの解析 測定開始 $ ステータスが表示 root macro.C スタンドアローンでオンライン測定・解析可能 より複雑な解析可能 （カウント数等） もちろんオフラインも可能 Run No 測定Event数 数コマンドで実行可能 Fittingも クリック オンライン表示 もちろん可能 このウィンドに Run No 測定Event数 解析マクロ実行 作業能率の向上 入力 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 性能評価 Interrupt Register Crate Controller メモリ デバイス ドライバ バッファ 管理 Pulser オシロ Output Register N 100μs ～ 100ms 2 words Pulser 100 20μs ～ 20ms 18 100 1000 ドライバの 15ns 割り込み処理性能 400ｎs Discriminator 80 20ns Output Resistor [byte/sec] 60 40 5000 4000 データ書き込み効率 3000＝ Nread ／Nwrite 書き込み処理性能 2000 97％の時の [byte/sec] Rate 24.0Event + 5．6×Words [μ sec] 1000 00 200 × ドライバが行うCAMAC操作 ドライバの この所要時間を データ収集性能 4 20 2×Words 10 100 1000 10 10 5 割り込み処理時間 Event Rate[Hz] Ntuple Nwrite 6000read 割り込み処理時[μsec] データ書き込み効率[%] Discriminator 共有 保存 メモリ 400 Rate 600 × 800 1000 Word数 データ書き込み 効率 2×Words 割り込み処理性能 書き込み処理性能 割り込み処理時間 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 データ収集性能 データ収集性能[ｋbyte/sec] 400 割り込み処理 350 書き込み処理 300 割り込み処理 346.0±3.0kB/s 書き込み処理 96.1±0.7kB/s 250 200 150 データ収集性能 96.1±0.7kB/s 100 50 0 200 400 600 800 1000 Word数 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 運用 KEK 12Gev PS T１ 実験 T４７９ 30 event/sec 18 words 2週間 1.2 k byte/sec データ書き込み効率 Disk Write ：100% Online：98.2±0.7% (総測定数 2,424,000) Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 まとめ Linux上で動作しROOTを使用した 高い作業能率を持ったDAQの開発を行え さらにその測定性能評価を行い 96.1±0.7kB/sのデータ収集性能を 持つことが分かった Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 データ収集システム０ 高エネルギー原子核実験において イベントは 非同期的に大量に発生 実験の流れは 測定 結果 考察 測定 高速に取り扱うため 効率の良い測定のため エレクトロニクス コンピュータ 迅速かつ適切な フィードバック KEK 12GeV PS T479 30 event/sec 20 words 1200 byte/sec Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 データ収集システム１ 高エネルギー原子核実験において イベントは 非同期的に大量に発生 実験の流れは 測定 結果 考察 測定 高速に取り扱うため 効率の良い測定のため エレクトロニクス コンピュータ 迅速かつ適切な フィードバック データ収集性能 作業能率 毎秒測定可能なbyte数 イベント毎に 目的の量を得るまでの作業量 既存のシステムでも 十分な性能がある 改良の余地あり Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 作業能率の向上のために０ エレクトロ ニクス CAMAC Linux PC・OS 世界標準規格 Computer独立性 互換性・保守性 拡張性・柔軟性 マルチタスク オンライン測定 UNIX互換OS 豊富な資源・環境 C++ OS親和性 オブジェクト指向 ROOT 解析ソフト より高度な汎用性、拡張性 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 作業能率の向上のために１ エレクトロ ニクス CAMAC CAMAC Linux デバイス ドライバ バッファ PC・OS メモリ管理 共有メモリ 保存 オンライン ネットワーク ROOT 解析ソフト Ntuple Network hix# hix# hix#root l.C 1コマンドで可能 ROOTマクロ 解析・表示 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 開発結果０ 初期設定 測定開始 Run No 測定Event数 オンライン表示 解析マクロ実行 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 開発結果１ クリック 初期設定 ステータスが表示 （カウント数等） Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 開発結果２ クリック 測定開始 Run No 測定Event数 このウィンドに Run No 測定Event数 入力 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 開発結果３ TDC・ADC分布 （18words） より複雑な解析可能 クリック オンライン表示 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 開発結果４ マクロの実行 $ root macro.C 例 時間分解能 Fittingも もちろん可能 解析マクロ実行 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 開発結果５ ROOTでの解析 スタンドアローンでオンライン測定・解析可能 もちろんオフラインも可能 数コマンドで実行可能 作業能率の向上 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 性能評価０ Interrupt Register Pulser Discriminator オシロ Crate Controller メモリ デバイス ドライバ バッファ 管理 共有 保存 メモリ Output Register ドライバの 割り込み処理性能 Ntuple 書き込み処理性能 [byte/sec] [byte/sec] データ収集性能 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 性能評価１ Interrupt Register Crate Controller メモリ デバイス ドライバ バッファ 管理 Pulser Discriminator オシロ Output Register 100μs ～ 100ms Discriminator 20ns Output Resistor 20μs ～ 20ms 15ns 400ｎs ドライバが行うCAMAC操作 この所要時間を 割り込み処理時間 Ntuple 6000 割り込み処理時[μsec] Pulser 共有 保存 メモリ 5000 4000 3000 2000 1000 00 24.0 + 5．6×Words [μ sec] 200 400 600 800 1000 Word数 ドライバの 割り込み処理性能 2×Words 割り込み処理時間 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 性能評価２ Interrupt Register Crate Controller メモリ デバイス ドライバ バッファ 管理 Pulser データ書き込み効率[%] Discriminator オシロ Output Register 2 words 18 100 100 1000 80 Nread Ntuple Nwrite データ書き込み効率 ＝ Nread ／Nwrite 97％の時の Event Rate 60 40 20 共有 保存 メモリ 2×Words 10 100 1000 10 4 10 5 Event Rate[Hz] × Rate × データ書き込み 効率 書き込み処理性能 Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1 Timing 100μs ～ 100ms Pulser 20μs ～ 20ms Discriminator 20ns Output Resistor 15ns 400ｎs Y.Kuroki @ Univ. of Tsukuba 2015/10/1
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