Titelaufnahme

Titel
An integrated testing facility for the Global Trigger of the CMS experiment at CERN / von Thomas Themel
Verfasser / Verfasserin Themel, Thomas
Begutachter / BegutachterinWulz, Claudia
Erschienen2010
Umfangv, 81 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2010
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)CERN / CMS / Trigger / HEPHY / HEP / Software / Test / Test / Integration
Schlagwörter (EN)CERN / CMS / Trigger / HEPHY / HEP / Software / Testing / Test / Integration
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-36163 Persistent Identifier (URN)
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An integrated testing facility for the Global Trigger of the CMS experiment at CERN [3.92 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Der Globale Trigger Teil des Level-1 Triggers des CMS-Experiments am CERN und hat die Aufgabe, physikalisch interessantesten Ereignisse mit einer Rate von bis zu 100kHz aus den mit einer Rate von 40 MHz auftretenden LHC-Interaktionen zu extrahieren.

Nachdem eine Entscheidung innerhalb von 3.2 s getroffen werden muss basiert das System auf maßgeschneiderter Hardware und verwendet in weiten Bereichen FPGA-Technologie, um die Anforderungen an Geschwindigkeit und Flexibilität zu vereinbaren.

Die Komplexität des Globalen Triggers (13 Platinen mit 51 FPGA-Chips) bedingt eine gewisse Fehleranfälligkeit, von einfachen Elektronikfehlern wie schlechten Lötstellen bis hinauf zu logischen Fehlern in der Firmware oder der Steuerungssoftware. Das Ziel dieser Arbeit war es, ein integriertes Testsystem zu entwickeln, das es Anwendern erlaubt, zu bestimmen, ob das System korrekt funktioniert. Weiters sollten Experten bei der Suche nach der Ursache auftretender Fehler unterstützt werden.

Das System wurde anschließend auf Basis einiger in Juli und August 2009 während der Datennahme von kosmischer Strahlung aufgetretener Fehler validiert. Die Ergebnisse demonstrieren die Bedeutung einer einfach bedienbaren Testinfrastruktur und ihrer Integration in die Abläufe des Experiments.

Zusammenfassung (Englisch)

The Global Trigger is part of the Level-1 Trigger of the CMS experiment at CERN, with the task to find the most interesting events corresponding to a rate of 100 kHz from the basic Large Hadron Collider interaction rate of 40 MHz. It is expected to render a decision within 3.2 s, which necessitates an implementation using custom hardware. The implementation makes heavy use of Field Programmable Gate Atray (FPGA) technology to reconcile the performance requirements with the need for flexibility. The complexity of the Global Trigger system (13 boards with 51 FPGA chips) makes it vulnerable to a multitude of errors, from electrical errors such as bad solder joints or plug contacts up to logical errors in the implementation of the firmware and the configuration software.

The goal of the work described in this thesis was to provide an integrated system that allows users to easily determine whether the system is working correctly and assists experts in tracking down the internal causes of such errors within the context of the Level-1 Trigger Online Control infrastructure.

The operation of the testing system was validated on the basis of errors uncovered in the physics data collected during data taking on cosmic radiation in July and August 2009. The results demonstrate the importance of an easily available testing infrastructure and its integration into the experiment's operating procedure.

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