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Tesi etd-02032014-155520


Thesis type
Tesi di laurea magistrale
Author
ROSSI, ENRICO
URN
etd-02032014-155520
Title
Analisi e Test di una Memoria Associativa per il processore Fast TracKer dell'esperimento ATLAS al CERN.
Struttura
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Corso di studi
INGEGNERIA ELETTRONICA
Supervisors
relatore Prof. Saponara, Sergio
correlatore Dott. Donati, Simone
correlatore Prof. Dell'Orso, Mauro
correlatore Ing. Beretta, Matteo Mario
Parole chiave
  • FTK
  • Fast TracKer
  • CREN
  • ATLAS
Data inizio appello
21/02/2014;
Consultabilità
Completa
Riassunto analitico
Ho svolto il mio lavoro di Tesi presso le Sezioni di Pisa e Milano dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e presso i Laboratori Nazionali di Frascati nel periodo compreso tra settembre 2013 e febbraio 2014. Questo lavoro si colloca nella fase avanzata dello sviluppo del nuovo processore Fast TracKer (FTK) che sarà utilizzato nella presa dati dell'esperimento ATLAS, prevista per l'anno 2015. FTK effettua in tempo reale una ricostruzione tridimensionale delle traiettorie delle particelle prodotte nelle collisioni protone-protone che attraversano il rivelatore in silicio e può migliorare in misura significativa le prestazioni del trigger e del sistema di acquisizione dati dell'esperimento. Per svolgere queste funzioni FTK fa ampio uso e della tecnologia della memoria associativa e di FPGA.

Con mio lavoro ho contribuito attivamente alla realizzazione di un sistema per il test del chip di memoria associativa (AM-Chip) e della scheda che lo utilizza, la Little Associative Memory Board. Questo sistema di test utilizza la scheda di valutazione commerciale HTG-V6-PCIE-L240T-2 prodotta dalla HiTechGlobal, con la quale, grazie alla progettazione congiunta di hardware e software, è possibile realizzare un sistema autonomo che non utilizza nessuna altra scheda del processore FTK e permette di verificare le LAMB singolarmente. Il sistema di test utilizza, inoltre, un terminale (PC) come supporto per l'esecuzione di script e la visualizzazione dei risultati.

L'utilizzo di una scheda di valutazione commerciale ha fatto insorgere alcuni problemi di comunicazione con la LAMB, a causa della differente configurazione dei pin sui connettori delle due schede, e di alimentazione della LAMB, a causa dell'impossibilità di alimentare quest'ultima scheda direttamente dalla scheda di valutazione. Ho progettato quindi una scheda di interfaccia denominata ``mezzanina'' con lo scopo di alimentare la LAMB e rendere possibile la comunicazione con la scheda di valutazione.

Nei mesi nei quali ho lavorato alla Tesi il progetto definitivo del chip di memoria associativa non era ancora stato completato. Di conseguenza non è stato possibile disporre ed effettuare il test di una LAMB che utilizzi la versione definitiva dell'AM-Chip, l'AM-Chip06. Eravamo però in possesso di una scheda, denominata ``MiniLAMB'', dotata di 4 ``MiniAM-Chip'' una versione di dimensioni e funzionalità ridotte rispetto al definitivo AM-Chip06. Questa scheda è stata realizzata appositamente per il test delle nuove soluzioni progettuali, di cui il MiniAM-Chip ne dà un'anteprima, che saranno presenti nel chip di memoria associativa e sulla scheda definitivi. Ho dunque effettuato il test di questa scheda.

FTK presenta in totale 512 LAMB e 8192 chip di memoria associativa. Con un numero così elevato di componenti da verificare e con l'importanza che essi ricoprono nel processore FTK, è necessario avere un sistema capace di svolgere tutti i test necessari in modo accurato ed in tempi ristretti. Ho quindi contribuito alla progettazione di un nuovo firmware per il sistema autonomo di test che utilizza il soft processor core (Microblaze) proprietario della Xilinx. Questo nuovo firmware consente di automatizzare le procedure di test e di ottenere un sistema autonomo che realizza un test approfondito, accurato e veloce, che stressa la LAMB e i chip di memoria associativa in misura maggiore del processore FTK.
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