Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/29174Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Πράπα, Μαρία-Μυρτώ | el |
| dc.date.accessioned | 2018-10-26T10:28:56Z | - |
| dc.date.available | 2018-10-26T10:28:56Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/29174 | - |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.2927 | - |
| dc.rights | Default License | - |
| dc.subject | Πίδακες | el |
| dc.subject | Σκανδαλισμός | el |
| dc.subject | Ανίχνευση σωματιδίων | el |
| dc.subject | FPGA | en |
| dc.subject | Jets | en |
| dc.subject | Trigger | en |
| dc.subject | Particle detection | en |
| dc.title | Development of a jet trigger design in FPGA | en |
| dc.title | Ανάπτυξη συστήματος σκανδαλισμού για ανιχνευτή πιδάκων σωματιδίων χρησιμοποιώντας ένα FPGA | el |
| heal.type | masterThesis | - |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.classification | Jets | en |
| heal.dateAvailable | 2018-10-26T10:29:56Z | - |
| heal.language | en | - |
| heal.access | free | - |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής | el |
| heal.publicationDate | 2018 | - |
| heal.bibliographicCitation | Βιβλιογραφία: σ. 107-108 | el |
| heal.abstract | In this thesis, we discuss the further development of firmware and jet algorithm while having the existing Jet Firmware of the CMS calorimeter at CERN as a background. We are exploring the possibilities of adding a filtering layer on the Jet Firmware that is based on Boosted Decision Trees Analysis while striving for optimal resource consumption and reduction of data that may overburden the design. Jets are energy sums of 9x9 Towers and they are further classified as pile-up or non-pile-up objects by three parameters; the Mean Energy per Active Tower, the Number of Active Towers, and the Value of the Jet Seed itself. The architectures developed are different approaches to the same problem and suggest what to do (and what not to do) while the inclusion of new variables beyond the ones mentioned above can potentially be used to perform more than reduction of data surrounding low energy and pile up jets. | en |
| heal.abstract | Στην παρούσα εργασία ασχολούμαστε με την ανάπτυξη ενός συστήματος σκανδαλισμού για ανίχνευση πιδάκων (Jets) έχοντας σαν υπόβαθρο το υπάρχον σύστημα σκανδαλισμού πιδάκων στο καλορίμετρο του CMSστο CERN. ‘Έχουμε ερευνήσει την δυνατότητα προσθήκης ενός επιπλέον επιπέδου αποκοπής πιδάκων με βάση μεταβλητές που προκύπτουν από στατιστική ανάλυσηπου αξιοποιεί ένα BoostedDecisionTree, ενώ παράλληλα αποσκοπούμε στην ελάχιστη κατανάλωση πόρων και παραγόμενων δεδομένων μέσα στο FPGA. Στο υπάρχον σύστημα σκανδαλισμού, ως πίδακες ορίζονται τα αντικείμενα που προκύπτουν από την άθροιση ενεργειών σε ένα πίνακα 9x9 πύργων (towers). Οι παράμετροι που καθορίζουν το εάν οι πίδακες που έχουν παραχθεί είναι χαμηλής ενέργειας και οφείλονται σε ακτινοβολία υποβάθρου είναι οι εξής: η μέση ενέργεια ανά ενεργό (μη μηδενικής ενέργειας) πύργο, το πλήθος των ενεργών πύργων και η τιμή του κεντρικού πύργου. Οι αρχιτεκτονικές που αναλύουμε αναπτύχθηκαν ως προτάσεις για το ίδιο πρόβλημα και παρουσιάζουν την δυνατότητα αξιοποίησης μεταβλητών που προκύπτουν από στατιστική ανάλυση για την περεταίρω ταυτοποίηση αντικειμένων μέσα στο σύστημα σκανδαλισμού και νωρίτερα από την παραγωγή αποτελεσμάτων. Οι αρχιτεκτονικές που παρουσιάζονται δημιουργήθηκαν έχοντας ως προτεραιότητα την επεξεργασία αποτελεσμάτων και την παραγωγή δεδομένων στον ελάχιστο δυνατό χρόνο, γεγονός που συνεισφέρει παράλληλα και στην ελάττωση των δεδομένων υπό επεξεργασία. Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε ο προσομοιωτής VivadoSimulatorκαι προτείνεται η επαλήθευση των αποτελεσμάτων με κάποιο πρόγραμμα που ανταποκρίνεται καλύτερα στο μέγεθος του συστήματος σκανδαλισμού. Σημειώνεται ότι και οι δύο αρχιτεκτονικές ολοκληρώνουν τους υπολογισμούς τους παράλληλα με το υπάρχον σύστημα σκανδαλισμού και δεν επεμβαίνουν στην χρονική διάρκεια επεξεργασίας δεδομένων του firmware. Επίσης, οι διεργασίες που απαιτούν διαίρεση τιμών διεκπεραιώνονται με τύπους δεδομένων unsignedκαι το υπόλοιπο της διαίρεσης υπολογίζεται πρώτο ώστε να αφαιρεθεί από τον διαιρετέο και να οδηγήσει σε διαίρεση χωρίς δεκαδικά ψηφία. Καθώς συνήθως υπάρχουν προβλήματα στην σύνθεση και δημιουργία κυκλωμάτων για τις διαιρέσεις, προτείνεται μελέτη σε FPGAπροκειμένου να εξασφαλιστεί ότι το προϊόν της διαίρεσης που εμφανίζεται στην προσομοίωση είναι το ίδιο με αυτό που παράγεται ως κύκλωμα. Στην πρώτη αρχιτεκτονική θα αναλύσουμε την δυνατότητα πλήρους ανακατασκευής πιδάκων με αξιοποίηση του περιεχομένου τους σε πύργους. Η διαδικασία ανακατασκευής διαρκεί 2 παλμούς των 250 MHzκαι υπάρχει η δυνατότητα ελάττωσης της σε έναν παλμό, κατόπιν επαλήθευσης των αποτελεσμάτων με διαφορετικό πρόγραμμα προσομοίωσης. Μέσω κατάλληλων διεργασιών υπολογίζεται η τιμή του PileUpανά πύργο και αφαιρείται από κάθε πύργο με τιμή μεγαλύτερη από αυτή. Πύργοι με τιμή μικρότερη ή ίση με την τιμή του PileUpανά πύργο μηδενίζονται. Εν συνέχεια οι πύργοι αυτοί αθροίζονται ώστε να παραχθεί το ολικό άθροισμα εγκάρσιας ορμής (EΤ) του πίδακα, ενώ οι μη μηδενικοί πύργοι συνεισφέρουν στον υπολογισμό του αθροίσματος ενεργών πύργων. Η τελική διεργασία περιλαμβάνει την εφαρμογή των παραμέτρων και παραγωγή ενός flagπου επεμβαίνει στην τελευταία διεργασία του JetCalibrationκαι απορρίπτει πίδακες παραγόμενους από PileUp η επικυρώνει χρήσιμους πίδακες. Η διαδικασία αυτή διαρκεί 7 παλμούς των 250 MHzκαι εξασφαλίζει την ελάχιστη δυνατή κατανάλωση πόρων στην παρούσα αρχιτεκτονική στον βέλτιστο δυνατό χρόνο χωρίς να δημιουργεί τμήματα με δυσανάγνωστο κώδικα που αποκλίνει από το υπάρχον σύστημα σκανδαλισμού. Η πρώτη αρχιτεκτονική είναι ογκώδης παρόλες τις προσπάθειες για ελαχιστοποίηση των απαιτούμενων πόρων, γεγονός που οφείλεται στην επέκταση των Pipelines που επιτρέπουν την αξιοποίηση των δεδομένων των πύργων μετά τον υπολογισμό των μεταβλητών που επιλέγουν τους πίδακες ανάμεσα στα δεδομένα. Συνεπώς, προτείνεται περεταίρω μελέτη σε FPGAπροκειμένου να εξασφαλιστεί η ακρίβεια της αρχιτεκτονικής πέραν από την προσομοίωση. Επιπλέον, ο συγκεκριμένος σχεδιασμός αδυνατεί να ανακατασκευάσει πάνω από έναν πίδακα για μία δεδομένη τιμή της ωκύτητας (eta) αλλά αρχιτεκτονικές που ανακατασκευάζουν πίδακες σε βάθος χρόνου αδυνατούν να λύσουν αυτό το πρόβλημα καθώς βασίζονται σε δυναμικές μεταβλητές πινάκων και μεταβαλλόμενη χρονική διάρκεια της αρχιτεκτονικής, κάτι που δεν μπορεί να συμβαδίσει με τόσο με τις απαιτήσεις σε κατανάλωση πόρων όσο και με την υπάρχουσα αρχιτεκτονική. Η δεύτερη αρχιτεκτονική παρουσιάζει την αξιοποίηση του υπάρχοντος συστήματος σκανδαλισμού και των παραγόμενων δεδομένων για την παραγωγή μεταβλητών αποκοπής ή αποδοχής πιδάκων. Σε κάθε πύργο, έχει προστεθεί μια καινούργια μεταβλητή που ορίζει το εάν ο πύργος είναι ενεργός από την σύγκριση του με μια σταθερή κατώφλοιο τιμή που αντιπροσωπεύει το PileUpανά πύργο. Σημειώνεται ότι το PileUpυπολογίζεται ξεχωριστά για κάθε πίδακα και επομένως η παρούσα αρχιτεκτονική απαιτεί μια πλήρη στατιστική ανάλυση για την ακριβή προσέγγιση της τιμής PileUpανά πύργο. Η τιμή του κεντρικού πύργου στον πίδακα υπολογίζεται αξιοποιώντας την λογική και τα δεδομένα από την διεργασία που υπολογίζει τις τιμές μέγιστων πύργων και οδηγεί στην επιλογή ενός αθροίσματος ως πίδακα. Κάθε στοιχείο που επιλέγεται ως πίδακας συνοδεύεται από το ενεργειακό (ET) άθροισμα 81 πύργων και το πλήθος αυτών που είναι ενεργοί. Οι παραπάνω τιμές αποτελούν τον διαιρετέο και τον διαιρέτη αντίστοιχα για τον υπολογισμό της μέσης ενέργειας ανά ενεργό πύργο. Εν συνεχεία, οι μεταβλητές αυτές συνδυάζονται στην τελευταία διεργασία της αφαίρεσης PileUpαπό αθροίσματα πιδάκωνκαι απορρίπτει πίδακες παραγόμενους από PileUp η επικυρώνει χρήσιμους πίδακες. Η παρούσα αρχιτεκτονική διεκπεραιώνεται σε ελάχιστο χρόνο και αξιοποιεί πλήρως την υπάρχουσα αρχιτεκτονική χωρίς να την επιβαρύνει με περεταίρω υπολογισμούς που θα οδηγούσαν σε κατανάλωση των περιορισμένων πόρων. Πέραν της μελέτης που συνίσταται για τις διαιρέσεις και την λειτουργικότητα τους στο κύκλωμα που παράγεται από το πρόγραμμα, η δεύτερη αρχιτεκτονική δεν αναμένεται να εμφανίζει προβλήματα στην σύνθεση και στην κατασκευή κυκλώματος και μπορεί να ενσωματωθεί με ευκολία στο υπάρχον σύστημα σκανδαλισμού. | el |
| heal.advisorName | Φούντας, Κωνσταντίνος | el |
| heal.committeeMemberName | Φούντας, Κωνσταντίνος | el |
| heal.committeeMemberName | Μάνθος, Νικόλαος | el |
| heal.committeeMemberName | Παπαδόπουλος, Ιωάννης | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Φυσικής | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | - |
| heal.numberOfPages | 121 σ. | - |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΦΥΣ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Μ.Ε. ΠΡΑΠΑ ΜΑΡΙΑ-ΜΥΡΤΩ 2018.pdf | 5.25 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
