核電子學(xué)及其進(jìn)展

1、1核電子學(xué)及其進(jìn)展核電子學(xué)及其進(jìn)展金 革2008.22核電子學(xué)n利用探測技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)獲取核和粒利用探測技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)獲取核和粒子物理信息的測量方法學(xué)子物理信息的測量方法學(xué)n由于核和粒子物理信息的多樣性和測量條件復(fù)雜性，由于核和粒子物理信息的多樣性和測量條件復(fù)雜性，要求盡可能地利用當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù)和方法來克服要求盡可能地利用當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù)和方法來克服物理測量的固有限制，以最大限度地反映出物理現(xiàn)物理測量的固有限制，以最大限度地反映出物理現(xiàn)象的本質(zhì)。象的本質(zhì)。n核電子學(xué)是在核物理和粒子物理領(lǐng)域發(fā)展起來的電核電子學(xué)是在核物理和粒子物理領(lǐng)域發(fā)展起來的電子學(xué)測量方法學(xué)，包括粒子

2、探測技術(shù)、電子學(xué)技術(shù)、子學(xué)測量方法學(xué)，包括粒子探測技術(shù)、電子學(xué)技術(shù)、物理分析方法等。物理分析方法等。n目前其應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出核物理和粒子物理范疇。目前其應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出核物理和粒子物理范疇。3核電子學(xué)的處理對(duì)象v 主要處理核反應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào)主要處理核反應(yīng)產(chǎn)生的信號(hào) 核反應(yīng)核反應(yīng) 固定靶實(shí)驗(yàn)固定靶實(shí)驗(yàn) 對(duì)撞實(shí)驗(yàn)對(duì)撞實(shí)驗(yàn)v 主要探測的粒子主要探測的粒子 、 、e e、p p、n n、 、 、 、 4核電子學(xué)處理對(duì)象的特點(diǎn)n處理對(duì)象是單次脈沖處理對(duì)象是單次脈沖n信號(hào)在時(shí)間上和幅度上是隨機(jī)的信號(hào)在時(shí)間上和幅度上是隨機(jī)的n測量精度要求高：測量精度要求高：時(shí)間分辨：時(shí)間分辨：nsns，psps幅度分辨：幅度

3、分辨：mvmv， v v空間分辨：空間分辨： mmn信息量大，在一些大型粒子物理實(shí)驗(yàn)中，常常有上百信息量大，在一些大型粒子物理實(shí)驗(yàn)中，常常有上百萬、甚至千萬個(gè)探測通道。事例率高，萬、甚至千萬個(gè)探測通道。事例率高，ATLASATLAS探測器探測器每每25ns25ns產(chǎn)生一次事例產(chǎn)生一次事例n測量時(shí)間長，連續(xù)運(yùn)行數(shù)月測量時(shí)間長，連續(xù)運(yùn)行數(shù)月n測量條件惡劣：強(qiáng)輻射，強(qiáng)磁場，強(qiáng)電場測量條件惡劣：強(qiáng)輻射，強(qiáng)磁場，強(qiáng)電場5核電子學(xué)的基本技術(shù)n隨機(jī)信息處理技術(shù)隨機(jī)信息處理技術(shù)單次隨機(jī)脈沖幅度分析：信號(hào)提取，濾波成形，放大，單次隨機(jī)脈沖幅度分析：信號(hào)提取，濾波成形，放大，AD等等噪聲處理技術(shù)：信號(hào)和噪聲在幅度

4、上相當(dāng)噪聲處理技術(shù)：信號(hào)和噪聲在幅度上相當(dāng)時(shí)間分析：定時(shí)，符合，時(shí)間測量，時(shí)間放大時(shí)間分析：定時(shí)，符合，時(shí)間測量，時(shí)間放大計(jì)數(shù)測量技術(shù)：信號(hào)的計(jì)數(shù)測量技術(shù)：信號(hào)的fmax電子設(shè)備的電子設(shè)備的fmax粒子分辨技術(shù)：在時(shí)間上、脈沖形狀上、粒子飛行軌粒子分辨技術(shù)：在時(shí)間上、脈沖形狀上、粒子飛行軌跡上、幅度上、探測器的組合上跡上、幅度上、探測器的組合上觸發(fā)判選技術(shù)：從大量的本底事例中選出有用事例觸發(fā)判選技術(shù)：從大量的本底事例中選出有用事例6核電子學(xué)基本技術(shù)n快電子學(xué)技術(shù)快電子學(xué)技術(shù) 核衰變的壽命在核衰變的壽命在ns/ps量級(jí)，要求電子學(xué)的響應(yīng)和量級(jí)，要求電子學(xué)的響應(yīng)和測量能力能滿足需求測量能力能滿足需

5、求n實(shí)時(shí)處理技術(shù)實(shí)時(shí)處理技術(shù) 在實(shí)驗(yàn)過程中，為了實(shí)時(shí)了解和控制實(shí)驗(yàn)過程和在實(shí)驗(yàn)過程中，為了實(shí)時(shí)了解和控制實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果發(fā)展起來的一門技術(shù)，它包括：在線處理、顯示、結(jié)果發(fā)展起來的一門技術(shù)，它包括：在線處理、顯示、保存和控制保存和控制n總線和標(biāo)準(zhǔn)化總線和標(biāo)準(zhǔn)化 總線技術(shù)雖不是核電子學(xué)專用的，但是它被最早總線技術(shù)雖不是核電子學(xué)專用的，但是它被最早應(yīng)用于核電子學(xué)領(lǐng)域：應(yīng)用于核電子學(xué)領(lǐng)域：NIM、CAMAC、FASTBUS、VME/VXI、GPIB7核電子學(xué)基本技術(shù)n成像技術(shù)成像技術(shù) 徑跡重建，尋找粒子飛行軌跡徑跡重建，尋找粒子飛行軌跡 圖像重建，圖像重建，CT、PETn網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)最初主要用

6、于軍事目的，網(wǎng)絡(luò)最初主要用于軍事目的，但最早用于民用是在高能物理中。但最早用于民用是在高能物理中。最早實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的是世界上幾個(gè)著名最早實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的是世界上幾個(gè)著名的加速器，的加速器，CERN、FERMILAB、BROCKHEAVEN 、 KEK、 DESYn離線技術(shù)離線技術(shù) 模擬技術(shù)，分析技術(shù)模擬技術(shù)，分析技術(shù)8核電子學(xué)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 長線傳輸 探測器 放大 ADC 定時(shí) TDC 甄別 觸發(fā) 事例 判選 磁帶 磁盤 光盤 數(shù)據(jù)緩沖 信息提取信息提取數(shù)字化數(shù)字化判選判選數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)獲取9信息提取 信息提取電路是從探測單元中提取出能量、時(shí)間、信息提取電路是從探測單元中提取出能量、時(shí)間、位置等信息，以

7、電脈沖信號(hào)輸出。位置等信息，以電脈沖信號(hào)輸出。 信息提取電路包括有：信息提取電路包括有： o 前置放大器前置放大器 o 主放大器主放大器 ( (成形濾波放大、定時(shí)濾波放大）成形濾波放大、定時(shí)濾波放大） o 定時(shí)甄別器定時(shí)甄別器 o 脈沖形狀甄別器等脈沖形狀甄別器等 探測單元 信息提 取電路 電脈沖信號(hào)10信息提取前置放大器前置放大器 o電流靈敏放大器：用于定時(shí)，高計(jì)數(shù)率信號(hào)予放大電流靈敏放大器：用于定時(shí)，高計(jì)數(shù)率信號(hào)予放大o電荷靈敏放大器：用于能譜測量予放大電荷靈敏放大器：用于能譜測量予放大 o寄生電容前置放大器：用于低分辨能譜測量予放大寄生電容前置放大器：用于低分辨能譜測量予放大主放大器主放

8、大器o成形濾波放大器：用于能譜測量信號(hào)放大成形濾波放大器：用于能譜測量信號(hào)放大o寬帶放大器：用于高計(jì)數(shù)率測量中信號(hào)放大寬帶放大器：用于高計(jì)數(shù)率測量中信號(hào)放大 o定時(shí)濾波放大器：用于時(shí)間測量中定時(shí)用的信號(hào)放定時(shí)濾波放大器：用于時(shí)間測量中定時(shí)用的信號(hào)放大大 11信息提取成形濾波放大器成形濾波放大器 o 主要是提高能量分辨，影響能量分辨的因素有：主要是提高能量分辨，影響能量分辨的因素有：噪聲噪聲計(jì)數(shù)率效應(yīng)計(jì)數(shù)率效應(yīng)堆積和基線漂移堆積和基線漂移彈道虧損效應(yīng)彈道虧損效應(yīng) o 幾種采用不同成形處理的成形濾波放大器：幾種采用不同成形處理的成形濾波放大器： 延遲線成形延遲線成形 DLDL或或(DL)(DL)2

9、 2 CR-RCCR-RC成形成形 ( (帶極零相消帶極零相消) ) 半高斯成形半高斯成形 ( (微分微分+ +有源積分有源積分) ) 基線恢復(fù)基線恢復(fù) 反堆積反堆積 12信息提取時(shí)間甄別時(shí)間甄別o 提取脈沖到達(dá)的時(shí)間信息，用于時(shí)間測量與高計(jì)數(shù)提取脈沖到達(dá)的時(shí)間信息，用于時(shí)間測量與高計(jì)數(shù)率下計(jì)數(shù)率下計(jì)數(shù)o 定時(shí)誤差來源定時(shí)誤差來源( (影響時(shí)間分辨的因素影響時(shí)間分辨的因素) )： Time Jitter (Time Jitter (晃動(dòng)晃動(dòng)) ) 噪聲引起噪聲引起 Time Walk (Time Walk (游動(dòng)游動(dòng)) ) 幅度變化引起幅度變化引起 Drift (Drift (漂移漂移) )電

10、平慢變化引起電平慢變化引起 13信息提取定時(shí)甄別器定時(shí)甄別器定時(shí)甄別器類型：定時(shí)甄別器類型：o前沿定時(shí)甄別器前沿定時(shí)甄別器 (LED) (LED) o恒比定時(shí)甄別器恒比定時(shí)甄別器 (CFD) (CFD) o過零定時(shí)甄別器過零定時(shí)甄別器 (CZD) (CZD) o幅度上升時(shí)間補(bǔ)償定時(shí)甄別器幅度上升時(shí)間補(bǔ)償定時(shí)甄別器 (ARCD)(ARCD) 脈沖形狀甄別器脈沖形狀甄別器提取脈沖形狀信息，甄別粒子類型提取脈沖形狀信息，甄別粒子類型 14數(shù)字化 數(shù)字化電路是將信息提取電路中提取的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)數(shù)字化電路是將信息提取電路中提取的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化。字化。 數(shù)字化電路類型有：數(shù)字化電路類型有： o 積分

11、和微分幅度甄別器積分和微分幅度甄別器( (單道分析器單道分析器) )，進(jìn)行一位模，進(jìn)行一位模數(shù)變換數(shù)變換 o 模數(shù)變換電路模數(shù)變換電路(ADC)(ADC)，進(jìn)行一位以上模數(shù)變換，進(jìn)行一位以上模數(shù)變換o 時(shí)間時(shí)間- -數(shù)字變換器數(shù)字變換器o 位置編碼電路位置編碼電路 15模數(shù)變換電路（ADC）常用的幾種常用的幾種ADC： o線性放電型線性放電型ADC o逐次比較型逐次比較型ADC o多甄別器型多甄別器型ADC (FADC) ADC的主要性能指標(biāo)是微分非線性（的主要性能指標(biāo)是微分非線性（DNL）和變換）和變換時(shí)間；時(shí)間； 線性放電型線性放電型ADC微分非線性最佳，多甄別器型微分非線性最佳，多甄別器

12、型ADC最差；最差； 線性放電型線性放電型ADC變換時(shí)間最長，多甄別器型變換時(shí)間最長，多甄別器型ADC最最短；短； 微分非線性改善方法：道寬平滑器微分非線性改善方法：道寬平滑器 16時(shí)間-數(shù)字變換器 將二個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間間隔數(shù)字化，按變換方法不同有將二個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間間隔數(shù)字化，按變換方法不同有以下幾種類型：以下幾種類型： o 直接計(jì)數(shù)型直接計(jì)數(shù)型TDC TDC o 游標(biāo)尺型游標(biāo)尺型TDC TDC o TAC+ADCTAC+ADC 17位置編碼電路 將不同物理位置編成數(shù)碼輸出，如對(duì)多絲正比室的每將不同物理位置編成數(shù)碼輸出，如對(duì)多絲正比室的每一根信號(hào)絲進(jìn)行位置編碼進(jìn)行保存一根信號(hào)絲進(jìn)行位置編碼進(jìn)

13、行保存。 18記錄統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)率儀計(jì)數(shù)率儀 定標(biāo)器定標(biāo)器( (計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器) )和多路定標(biāo)器和多路定標(biāo)器 多道分析器多道分析器: : o多道幅度分析器多道幅度分析器 專用多道分析器專用多道分析器 ADC+ADC+接口接口+ +計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)o多道時(shí)間分析器多道時(shí)間分析器 19事例選擇幅度選擇：甄別器幅度選擇：甄別器時(shí)間條件選擇時(shí)間條件選擇: : 符合技術(shù)符合技術(shù) 快符合與快慢符合快符合與快慢符合 物理?xiàng)l件符合物理?xiàng)l件符合 符合電路的性能由分辨曲線及分辨時(shí)間來描述符合電路的性能由分辨曲線及分辨時(shí)間來描述 20數(shù)據(jù)獲取DAQ n由于核物理和高能物理實(shí)驗(yàn)的規(guī)模一般非常大，因此由于核物理和高能物理實(shí)驗(yàn)的規(guī)模

14、一般非常大，因此實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和控制需要高速處理：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和控制需要高速處理：o 高速通訊：高速通訊：1000MHz網(wǎng)，網(wǎng)，100GHz數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸o 核聚變實(shí)驗(yàn)：信號(hào)時(shí)間寬度核聚變實(shí)驗(yàn)：信號(hào)時(shí)間寬度1ns，上升時(shí)間幾十，上升時(shí)間幾十pso 粒子壽命測量：粒子壽命測量：ps量級(jí)量級(jí)o 高壓放電波形記錄高壓放電波形記錄o 加速器物理實(shí)驗(yàn)：北京譜儀：加速器物理實(shí)驗(yàn)：北京譜儀：40ns，LHC：25ns21高能物理實(shí)驗(yàn)的DAQDAQ電子學(xué)：電子學(xué)：將探測器輸出的信號(hào)放大、成形等處理后數(shù)字化，將信息暫存并作將探測器輸出的信號(hào)放大、成形等處理后數(shù)字化，將信息暫存并作數(shù)據(jù)預(yù)處理；數(shù)據(jù)預(yù)處理；觸發(fā)

15、判選：觸發(fā)判選：選擇滿足物理?xiàng)l件的好事例，壓縮本底事例；選擇滿足物理?xiàng)l件的好事例，壓縮本底事例；數(shù)據(jù)獲取和在線分析：數(shù)據(jù)獲取和在線分析：讀出通過觸發(fā)判選的好事例數(shù)據(jù)，以數(shù)字形式記錄下讀出通過觸發(fā)判選的好事例數(shù)據(jù)，以數(shù)字形式記錄下來；給出反映探測器性能的各種統(tǒng)計(jì)圖形以及所獲事例的分類統(tǒng)計(jì)圖形，監(jiān)來；給出反映探測器性能的各種統(tǒng)計(jì)圖形以及所獲事例的分類統(tǒng)計(jì)圖形，監(jiān)測探測器與電子學(xué)工作狀態(tài)；測探測器與電子學(xué)工作狀態(tài)；離線數(shù)據(jù)分析：離線數(shù)據(jù)分析：將在線機(jī)上記錄下來的數(shù)據(jù)在離線機(jī)上進(jìn)行分析和處理，把將在線機(jī)上記錄下來的數(shù)據(jù)在離線機(jī)上進(jìn)行分析和處理，把數(shù)據(jù)還原為粒子種類、能量、動(dòng)量等物理量。數(shù)據(jù)還原為粒子種

16、類、能量、動(dòng)量等物理量。 22高能物理中的探測器半導(dǎo)體探測器氣體探測器塑料閃爍探測器晶體閃爍探測器液體閃爍探測器切倫科夫探測器頂點(diǎn)室徑跡室粒子鑒別電磁量能器強(qiáng)子量能器Muon 室中微子探測器23 多絲多絲 電磁電磁 強(qiáng)子強(qiáng)子 子室子室 徑跡室徑跡室 量能器量能器 量能器量能器 e/ h e2460-70年代的DAQDAQ 使用使用NIMNIM標(biāo)準(zhǔn)插件作為前端電子學(xué)讀出標(biāo)準(zhǔn)插件作為前端電子學(xué)讀出 邏輯信號(hào)采用邏輯信號(hào)采用CAMACCAMAC標(biāo)準(zhǔn)儀器處理標(biāo)準(zhǔn)儀器處理 由一個(gè)小型計(jì)算機(jī)從由一個(gè)小型計(jì)算機(jī)從CAMACCAMAC總線中讀出數(shù)據(jù)總線中讀出數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)不能并行處理數(shù)據(jù)不能并行處理 數(shù)據(jù)處理能力

17、為數(shù)據(jù)處理能力為Kbyte/sKbyte/s25NIMNIM在核儀器領(lǐng)域中在核儀器領(lǐng)域中NIM標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)1964年年提出，提出，1974年正式作為標(biāo)準(zhǔn)（年正式作為標(biāo)準(zhǔn)（TID20893 ）。）。 電源：電源： 6V， 12V， 24VNIM邏輯信號(hào)定義：邏輯信號(hào)定義： 正邏輯：正邏輯： OUTPUT INPUT LOGIC 1 +4 +12V +3 +12V LOGIC 0 +1 +2V +1.5 +2V負(fù)邏輯：負(fù)邏輯： OUTPUT INPUT LOGIC 1 -14 -18mA -12 -36mA LOGIC 0 -1 +1mA -4 +20m

18、A提供提供50歐姆阻抗負(fù)載上，這些標(biāo)準(zhǔn)與歐姆阻抗負(fù)載上，這些標(biāo)準(zhǔn)與TTL、ECL邏輯定義有一定的邏輯定義有一定的差別，因此注意電平轉(zhuǎn)換。差別，因此注意電平轉(zhuǎn)換。 26NIMNIM27CAMACCAMAC該標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)1969年提出，年提出，1975年正式作為標(biāo)準(zhǔn)。年正式作為標(biāo)準(zhǔn)。電源：電源： 6V， 24V，117ACV， 12V作為非標(biāo)準(zhǔn)電源作為非標(biāo)準(zhǔn)電源信號(hào)：信號(hào)：24R，24W，24N，24L A8，A4，A2，A1 F16，F(xiàn)8，F(xiàn)4，F(xiàn)2，F(xiàn)1 B，S1，S2，X，Q，I，C，Z電平：電平：TTL數(shù)據(jù)傳輸率為數(shù)據(jù)傳輸率為3MByte28CAMACCAMAC2980-90年代的DAQDA

19、Q由于探測器的分辨能力增加，使得系統(tǒng)的通道數(shù)目急劇由于探測器的分辨能力增加，使得系統(tǒng)的通道數(shù)目急劇增加；由于稀有事例的研究，使得對(duì)事件率的需求急劇增加；由于稀有事例的研究，使得對(duì)事件率的需求急劇增加增加由此引起由此引起DAQ系統(tǒng)的數(shù)據(jù)帶寬需求達(dá)到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)帶寬需求達(dá)到MByte/s.要求系統(tǒng)對(duì)非感興趣的事例進(jìn)行過濾，使保存到永久存要求系統(tǒng)對(duì)非感興趣的事例進(jìn)行過濾，使保存到永久存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)帶寬在儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)帶寬在100 KByte/s左右。左右。由于探測器規(guī)模和復(fù)雜程度急劇增大，要求由于探測器規(guī)模和復(fù)雜程度急劇增大，要求DAQ系統(tǒng)分系統(tǒng)分布在各個(gè)子探測器中，各部分協(xié)調(diào)一致工作，完成整個(gè)布在

20、各個(gè)子探測器中，各部分協(xié)調(diào)一致工作，完成整個(gè)探測器的探測器的DAQ任務(wù)。任務(wù)。多處理器并行處理多處理器并行處理3080-90年代的DAQ系統(tǒng)采用分層的樹狀結(jié)構(gòu)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)為一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)采用分層的樹狀結(jié)構(gòu)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)為一個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)采用分布式計(jì)算技術(shù)，有利采用分布式計(jì)算技術(shù)，有利于于VME 和和 Fastbus 等等多主設(shè)多主設(shè)備系統(tǒng)備系統(tǒng)容易構(gòu)成容易構(gòu)成DAQ 局部系統(tǒng)局部系統(tǒng)數(shù)據(jù)率可達(dá)到數(shù)據(jù)率可達(dá)到 Mbytes/s31FastBusFastBus該標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)1986年提出，年提出，1989年正式作年正式作為標(biāo)準(zhǔn)。為標(biāo)準(zhǔn)。o電源：電源：+5V，200-300Ao-5.2V，60Ao-2V, 1

21、00Ao 15V為可選項(xiàng)為可選項(xiàng)323334VMEVME該標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)1984年提出，年提出，1989年正式作為標(biāo)準(zhǔn)。年正式作為標(biāo)準(zhǔn)。電源：電源：+5V, 12V該標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和地址寬度：該標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和地址寬度：16，24，32，64位，數(shù)據(jù)傳位，數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)輸率可達(dá)80MB 35VMEVME36為了能使為了能使VMEVME板容納更多的電子學(xué)功能，板容納更多的電子學(xué)功能，VMEVME板的尺板的尺寸擴(kuò)展到寸擴(kuò)展到9U9U。ASICASIC的使用使得電路板的電子學(xué)邏輯密度更高的使用使得電路板的電子學(xué)邏輯密度更高但以背板總線作為數(shù)據(jù)通道成為了瓶頸。但以背板總線作為數(shù)據(jù)通道成為了瓶頸。21 21世紀(jì)世紀(jì)DA

22、QDAQ的發(fā)展趨勢的發(fā)展趨勢Bandwidth limitations of backplane and inter-crate busesBusBus Raw bandwidth (MByte/s)Effective bandwidth (MByte/s)CAMAC3 1VME80 1020FastCamac4810Fastbus200406037機(jī)箱背板總線逐步由組件間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的高速互連替代。機(jī)箱背板總線逐步由組件間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的高速互連替代。機(jī)箱間的互連逐步被高速交換機(jī)替代機(jī)箱間的互連逐步被高速交換機(jī)替代 計(jì)算平臺(tái)被計(jì)算平臺(tái)被 o 可運(yùn)行可運(yùn)行LINUX的的PC farms替代替代o 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)替

23、代，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)替代，如 Ethernet，Grid數(shù)據(jù)在本地處理數(shù)據(jù)在本地處理21 21世紀(jì)世紀(jì)DAQDAQ的發(fā)展趨勢的發(fā)展趨勢3821 21世紀(jì)世紀(jì)DAQDAQ的發(fā)展趨勢的發(fā)展趨勢39在線和離線的界限 探測器的越來越穩(wěn)定，如在線診斷和錯(cuò)誤恢復(fù)的任務(wù)變得探測器的越來越穩(wěn)定，如在線診斷和錯(cuò)誤恢復(fù)的任務(wù)變得不是很重。不是很重。在線計(jì)算的能力隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展不斷的增強(qiáng)，在線的任在線計(jì)算的能力隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展不斷的增強(qiáng)，在線的任務(wù)不再只是務(wù)不再只是“數(shù)據(jù)選擇數(shù)據(jù)選擇”，更復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析被放到在線，更復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析被放到在線處理處理 。許多離線處理的資源可用于直接在線，在線分析的結(jié)果直許多離線處理的資源

24、可用于直接在線，在線分析的結(jié)果直接反映出實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。接反映出實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量。40ATLASATLAS探測器探測器vATLAS探測器由探測器由4部部分組成：分組成：v內(nèi)部探測器內(nèi)部探測器(黃色黃色)：用于測量粒子的動(dòng)用于測量粒子的動(dòng)量；量；v量能器量能器(橙和綠橙和綠)：測：測量粒子攜帶的能量；量粒子攜帶的能量；v 子譜儀子譜儀(蘭色蘭色)：鑒：鑒別和測量別和測量 子；子；v磁鐵磁鐵(灰色灰色)：將使帶：將使帶電粒子的軌跡發(fā)生電粒子的軌跡發(fā)生彎曲，用于動(dòng)量測彎曲，用于動(dòng)量測量。量。41ATLAS T/DAQATLAS T/DAQ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)42安裝中的安裝中的BESIIIBESIII探測器探測器434

25、4正在建造中的 BESIII 探測器Be beam pipe SC magnet, 1TMagnet yoke MDC, 120 m CsI(Tl) calorimeter, 2.5 %1 GeVTOF, 90ps RPC45BESIII DAQBESIII DAQ設(shè)計(jì)指標(biāo)最終完成的任務(wù)和驗(yàn)收要求：最終完成的任務(wù)和驗(yàn)收要求： 能在事例率能在事例率4000Hz，事例平均長度小于，事例平均長度小于12KB的條件的條件下連續(xù)穩(wěn)定獲取數(shù)據(jù)下連續(xù)穩(wěn)定獲取數(shù)據(jù)24小時(shí)以上，死時(shí)間小于小時(shí)以上，死時(shí)間小于5%。46BESIII DAQBESIII DAQ采用的技術(shù)n并行計(jì)算技術(shù)并行計(jì)算技術(shù)n網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)n多處理器，分布處理多處理器，分布處理n并行數(shù)據(jù)流的獨(dú)立處理、并發(fā)處理并行數(shù)據(jù)