Modelowanie i projektowanie systemów TRIDAQ implementowanych w układach FPGA dla eksperymentów fizyki wysokich energii

Modelowanie i projektowanie systemów TRIDAQ implementowanych w układach FPGA dla eksperymentów fizyki wysokich energii - Krzysztof Poźniak

W pracy przeprowadzono dyskusję nad obiektywnymi uwarunkowaniami związanymi z charakterem i wymaganiami eksperymentów fizyki wysokich energii, a także wynikającymi stąd konsekwencjami dotyczącymi wymagań funkcjonalnych stawianych pomiarowym systemom TRIDAQ. Omówiono ich podział strukturalny na systemy detektorowe i systemy globalne oraz podział funkcjonalny na bloki realizujące procesy trygerowania i akwizycji danych. Rozpatrzono zagadnienia modelowania, projektowania, realizacji oraz kontroli działania systemów TRIDAQ. Omówiono problemy dystrybucji synchronicznych, cyfrowych potoków danych oraz zaproponowano model strumienia synchronicznego przeznaczonego do dystrybucji informacji w systemach TRIDAQ. Przedstawiono ogólną strukturę funkcjonalną modelu pojedynczego węzła sieciowego systemu TRIDAQ oraz zaproponowano blokową strukturę modelu TRIDAQ umożliwiającą jego pełną implementację w układzie FPGA, a także standaryzację, parametryzację oraz integrację warstwy funkcjonalnej z warstwą diagnostyczną. Omówiono metodę projektowania systemów TRIDAQ opartą na zunifikowanym modelu węzła sieci. Zamieszczono przykłady modelowania, projektowania i realizacji systemów TRIDAQ zrealizowanych na rzecz dwóch współczesnych eksperymentów fizyki wysokich energii: ZEUS w ośrodku DESY (Hamburg, Niemcy) przy akceleratorze HERA oraz CMS w ośrodku CERN (Genewa/Cessy, Szwajcaria/Francja) przy akceleratorze LHC. Ponadto w pracy zamieszczono reprezentatywne przykłady dalszych możliwości wykorzystania metod projektowania oraz użyteczności rozwiązań systemów TRIDAQ w innych dużych eksperymentach z zakresu fizyki: dla lasera na swobodnych elektronach X−FEL w ośrodku DESY (Hamburg, Niemcy) oraz tokamaka JET w ośrodku CCFE (Culham, Wielka Brytania).