Projekt, wykonanie prototypów i testy modułów Timing and Fast Control (TFC): READOUT SUPERVISOR, TFC: SWITCH i TFC: THROTTLE dla systemu zbierania danych w eksperymencie
Zadaniem układu “Timing and Fast Control” (TFC) jest przekazywanie informacji czasowej (zegar) z akceleratora LHC do elektroniki odczytu wszystkich detektorów w eksperymencie w celu kontroli synchronizacji odczytu danych z odpowiednimi przecięciami wiązek protonowych. Przesyłane są również informacje o decyzji układu wyzwalającego (trygera). Jest to jeden z najważniejszych układów w systemie zbierania danych (Rys.1).
Kluczowym elementem systemu TFC jest moduł o nazwie READOUT SUPERVISOR, któremu nadano nazwę ODIN. Będzie on funkcjonował w charakterze interfejsu między systemem aktywacji danych, systemem trygera sprzętowego oraz podsystemami odczytu danych “front-end” ulokowanymi przy detektorach. Jego podstawowym zadaniem (obok funkcji kalibracyjnych, testowych itp.) będzie synchronizacja i koordynacja procesów zbierania danych dla całego eksperymentu. Jego funkcjonowanie oparte jest o zegar 40 MHz, odpowiadający częstotliwości przecięcia wiązek akceleratora LHC. Decyzje o przebiegu aktywacji danych eksperymentu READOUT SUPERVISOR podejmuje na podstawie zawartości ścieżek sygnałowych dostarczonych z centralnych układów trygera zerowego poziomu (L0).
W Warszawie zaprojektowano , wykonano i przetestowano moduł elektroniki READOUT SUPERVISOR (Rys.2)
 Rys.1 |
 Rys.2 |
W eksperymencie wykorzystywana jest koncepcja tzw. partycjonowania umożliwiająca wprowadzenie trybów niezależnego działania poszczególnych podsystemów LHCb. Realizacja funkcji partycjonowania spoczywać będzie na dwóch opracowanych przez grupę warszawską modułach “TFC Switch” (o nazwie THOR, Rys.3) i “TFC Throttle” (o nazwie MUNIN). Funkcją modułu THOR jest zapewnienie programowalnych ścieżek przesyłania sygnałów sterujących między wybranymi podsystemami eksperymentu. Jest to bardzo trudny do realizacji moduł sprzętowy, gdyż wymagane fluktuacje czasowe poszczególnych transmitowanych sygnałów nie mogą przekraczać 20 ps.
 Rys.3 |
Z kolei funkcją modułu MUNIN jest zapewnienie możliwości wpływania na przebieg akwizycji danych przez poszczególne podsystemy eksperymentu (np. chwilowe blokowanie akwizycji w celu zapobieżenia przepełnieniu buforów danych). Ze względu na duże wzajemne oddalenia podsystemów eksperymentu przesyłanie sygnałów jest realizowane za pośrednictwem łącz światłowodowych.
Wszystkie podstawowe moduły zostały opracowane w standardzie mechanicznym VME 9U. Konfigurowanie i sterowanie modułami oparte jest o komputer zgodny z IMP PC, którego wymiary odpowiadają rozmiarowi zwykłej karty kredytowej (każdy moduł jest wyposażony w jeden taki komputer). Łączność ze światłem zewnętrznym jest zapewniona za pomocą łącza Ethernet. Sprzęganie zastosowanych minikomputerów z układami każdej karty realizowana jest z wykorzystaniem opracowanego w Warszawie modułu karty nakładkowej, tworzącego magistralę lokalną ze standardowej magistrali PCI.
Przy realizacji tego zadania grupa warszawska współpracuje z grupą fizyków i elektroników w CERNie.