高輝度衝突型加速器実験用エレクトロニクスの開発とパイプライン化に向けた研究

高亮度对撞机实验电子器件的开发和管道开发研究

• 批准号: 14046222
• 负责人: 田中 真伸
• 金额: $ 4.61万
• 依托单位: The High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14046222/
• 关键词: B中間子; パイプライン; CMOS ASIC; COPPER; ネットワーク; Bファクトリー; CMOS LSI; 汎用シリアルバス; PMC規格; 時間測定; 波形測定

B中間子の希崩壊を精度よく測定することにより、現在の標準模型への制限をつけること及び標準模型の検証、が可能なことは予測されているが、この目的達成のためにはKEKBは更に一桁以上ルミノシティーを上げる必要がある。この場合測定器に関する改良点のうち、最大のものは読み出しエレクトロニクスシステムの構築である。この研究の目的はこのような必要性が出てきた中で、どのような鍵となる要素があるか、どのようなシステムが必要かを明確にし、鍵となる要素を製作し、プロトタイプとなる読み出しシステムを完成させることにある。高輝度加速器実験においては、要素開発(LSI開発)とシステム開発は切り離すことはできないため(1)全体のデザインの鍵となるLSIの製作(2)プロトタイプシステムの製作(3)LSI製作とプロトタイプシステムへのフィードバックの3段階を経て開発を行った。このとき下記の2点に絞り議論、開発を行い成果があがっている。A)CMOS技術によるエレクトロニクスのLSI化時間測定用回路に関しては、ADCと組み合わせ汎用ASICのデザインを開始した。波形測定用回路に関しては、1GHzサンプル512nsecのASIC開発がほぼ終了した。広ダイナミックレンジ(16bit)アンプのASIC開発が終了した。多チャンネルフロントエンドエレクトロニクスのプロトタイプの製作が終了した。B)汎用シリアルバス及びネットワークを使用したデータ転送とパイプライン化への適用COPPERシステムと呼ばれる汎用パイプラインDAQプラットフォームを製作し性能評価を行った。特徴は、今までクレート単位で構築されていたシステムを1ボードの上に納まるようにして、並列性を高め、更にPMC規格を用いCPU、データ転送I/Fの汎用性を高めたことである。これにより将来ボード及びシステムの変更なしに、どのような技術にも容易に対応できるようになった。またバスのスピードも仕様ぎりぎりまでの最高性能が出せることも確認した。

B middle child の and collapse 壊 を precision よ く determination す る こ と に よ り, now の へ standard model limitations の を つ け る こ と and び standard model の 検 certificate, が may な こ と は be さ れ て い る が, こ の purpose to achieve の た め に は KEKB は more に above one girder ル ミ ノ シ テ ィ ー を on げ る necessary が あ る. The <s:1> <s:1> situation detector に is related to the する improvement point <e:1> うち, the maximum <s:1> <s:1> 読み 読み 読み and the <s:1> トロニ トロニ スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム スシステム である construction である. Purpose の こ の study は こ の よ う な necessity が out て き た で, ど の よ う な key と な る elements が あ る か, ど の よ う な シ ス テ ム が necessary か を clear に し, key と な る elements を し making, プ ロ ト タ イ プ と な る 読 み out し シ ス テ ム を complete さ せ る こ と に あ る. Degree of micromixer mixing effect accelerator be 験 に お い て は, elements 発 (LSI 発) と シ ス テ ム open 発 は り cutting from す こ と は で き な い た め (1) all the の デ ザ イ ン の key と な る LSI の production (2) プ ロ ト タ イ プ シ ス テ ム の (3) the LSI built と プ ロ ト タ イ プ シ ス テ ム へ の フ ィ ー ド バ ッ ク の three period of stage を 経 て 発 open Youdaoplaceholder0 lines った. The following is a record of two に points of discussion and development of を achievements: があがって る る る. A) CMOS technology に よ る エ レ ク ト ロ ニ ク ス の LSI time determination with loop に masato し て は, ADC と group み わ せ domestic ASIC の デ ザ イ ン を began し た. Waveform measurement loop に gate て て, 1GHzサ プ プ プ 512nsec <s:1> ASIC development がほぼ terminal た た. Hiroo ダ イ ナ ミ ッ ク レ ン ジ (16 bit) ア ン プ の ASIC open 発 が end し た. More チ ャ ン ネ ル フ ロ ン ト エ ン ド エ レ ク ト ロ ニ ク ス の プ ロ ト タ イ プ の making が end し た. B) domestic シ リ ア ル バ ス and び ネ ッ ト ワ ー ク を use し た デ ー タ planning send と パ イ プ ラ イ ン change へ の apply COPPER シ ス テ ム と shout ば れ る domestic パ イ プ ラ イ ン DAQ プ ラ ッ ト フ ォ ー ム を making し performance evaluation 価 を line っ た. Special 徴 は, today ま で ク レ ー ト 単 a で build さ れ て い た シ ス テ ム を 1 ボ ー ド の on に na ま る よ う に し て, high parallel sexual を め, more に を い CPU, PMC specification デ ー タ planning to send I/F の high domestic sex を め た こ と で あ る. こ れ に よ り future ボ ー ド and び シ ス テ ム の - more な し に, ど の よ う な technology に も easy に 応 seaborne で き る よ う に な っ た. ま た バ ス の ス ピ ー ド も shi others ぎ り ぎ り ま で の maximum performance が out せ る こ と も confirm し た.

项目成果

R.Itoh, M.Tanaka et al.: "Upgrade of Belle DAQ system"CHEP. (2003)

R.Itoh、M.Tanaka 等人：“Belle DAQ 系统的升级”CHEP。

Y.Igarashi, M.Tanaka et al.: "The Data Acquisition Platform Based on PMC Bus for High Intensity Accelerator Experiments"IEEE NPSS RT03. (2003)

Y.Igarashi、M.Tanaka 等：“基于 PMC 总线的高强度加速器实验数据采集平台”IEEE NPSS RT03。

T.Higuchi, M.Tanaka et al.: "Development of a PCI Based Data Acquisition Platform for High Intensity Accelerator Experiments"CHEP. (2003)

T.Higuchi、M.Tanaka 等人：“用于高强度加速器实验的基于 PCI 的数据采集平台的开发”CHEP。

Y.Igarashi, M.Tanaka et al.: "The Data Acquisition System Based on PMC Bus"CHEP. (2003)

Y.Igarashi，M.Tanaka等：“基于PMC总线的数据采集系统”CHEP。