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Tesi etd-03252010-201253


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
CRESCIOLI, FRANCESCO
URN
etd-03252010-201253
Title
GigaFitter at CDF: Offline-Quality Track Fitting in a Nanosecond for Hadron Collider Triggers
Settore scientifico disciplinare
FIS/01
Corso di studi
FISICA APPLICATA
Supervisors
tutor Prof. Dell'Orso, Mauro
Parole chiave
  • tecniche di tracciamento
  • svt
  • fpga
  • cdf
  • trigger
Data inizio appello
26/03/2010;
Consultabilità
Completa
Riassunto analitico
Il sistema di selezione online degli eventi e` un aspetto fondamentale per la riuscita di un esperimento di Fisica delle Alte Energie ai collisionatori adronici. Infatti il numero di eventi interessanti per la fisica e` soppresso da un numero molti ordini di grandezza piu` elevato di eventi non interessanti; a questo si unisce il problema che il numero di eventi scrivibili su disco per l'analisi e` una piccola frazione di quelli prodotti.
Dalla selezione online dipende la qualita` dei dati acquisiti, in termini di eventi di segnale interessante raccolti, ed e` necessario dotarsi di un sistema di selezione (trigger) sofisticato ed efficiente.
La ricostruzione della traiettoria delle particelle cariche fornisce un'informazione dettagliata sull'evento che permette di costruire selezioni molto efficaci. E` pero` un problema estremamente difficile da risolvere nei tempi richiesti per il suo impiego online.
Il processore SVT di CDF riesce a ricostruire per ogni evento le traiettorie di tutte le particelle cariche con pT > 2 GeV in poche decine di microsecondi e con qualita` paragonabile a quella offline. Le informazioni ricostruite da SVT vengono usate nella selezione di trigger di secondo livello. L'impiego di SVT a CDF e` alla base di molti dei successi di fisica dell'esperimento.
Per rimanere sempre attuale e in grado di far fronte alla nuove caratteristiche dell'acceleratore, il quale incrementa le proprie prestazione nel corso del tempo, il sistema SVT si e` sottoposto ad una serie di upgrade nel corso della sua storia.
In questa tesi e` descritto il processore GigaFitter, l'ultimo upgrade di SVT. Lo scopo del processore GigaFitter e` di sostituire il precedente sistema di calcolo di SVT, il Track Fitter++ (16 schede), con un piccolo (1 scheda), ma potente processore. Il GigaFitter rimuove alcune delle limitazioni poste dalle capacita` di calcolo del Track Fitter e permette di aumentare l'accettanza e l'efficienza del sistema SVT. Migliorare accettanza ed efficienza permette di migliorare la statistica del segnale interessante nel campione raccolto.
Il GigaFitter e` basato sull'utilizzo di un potente FPGA con unita` di calcolo dedicate. Il sistema sviluppato e` in grado di eseguire 1.4 fit/ns. Il design dell'architettura e i dettagli di hardware e firmware sono descritti nella tesi.
Sono riportati gli studi effettuati per la validazione delle performance dell'hardware, sia in termini di aumento d'efficienza che in termini di timing. E` inoltre mostrato uno studio su come sia possibile grazie al GigaFitter il recupero di traiettorie attualmente non ricostruite, portando l'efficienza di SVT sulla singola traccia dal 75% del vecchio sistema all'80%.
Il GigaFitter e` parte di SVT da Febbraio 2010 e ha completamente sostituito il vecchio sistema di Track Fitter++.
Le ottime prestazioni dimostrate dal processore GigaFitter e il suo impiego con successo in CDF sono inoltre un'importante validazione in prospettiva della costruzione del processore FTK per l'esperimento ATLAS ad LHC.
File