ハードウェアによる荷電粒子の軌跡の再構築

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今年度はハードウェア記述言語を用い、固定小数点演算による荷電粒子の軌跡のフィットのパフォーマンスを計算機上によるシミュレーションにより評価する研究を行った。具体的には直線の軌跡を仮定したヒットパターンをランダムに生成し、仮想的に引かれた軌跡とヒットパターンから想定される距離の差を、一般的なドリフトチェンバーで予想される誤差で割ったものを計算しそれによって得られるフィットのクォリティパラメータ(カイ二乗フィット)を計算させた。この計算部分が荷電粒子の軌道をフィットする上で最も基礎的でもっとも時間のかかる部分であるため、ハードウェア化による並列多重計算のメリットが最大限に享受できる。8bit単精度演算の場合、1ノードでひとつのヒットについて10マイクロ秒程度の計算速度で計算が可能であることがシミュレーションの結果わかった。またノードの構成は非常に単純であるため、多重化・並列化により簡単にノード数に比例した計算速度をえられる。実際にシミュレーション上で4ノードによる計算を行うことが可能であった。実際の巨大実験での使用のためには、ノードの倍精度演算化、超並列化、実装の研究が必要となる。したがって今後16bit倍精度計算を行う計算ノードの作成および実際のプログラマブルロジックデバイス上への構成を行い、また超並列化の研究を行う予定である。