BESIII探測器

1、4.12數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)4.12.1 BESIII數(shù)據(jù)量估計BEPCII的設(shè)計亮度為1033cm-sec-,預(yù)期在J/巾能區(qū)通過一級觸發(fā)判選后的事例率高達4000Hz。BEPCII亮度兩個數(shù)量級的提高和BESIII探測器的升級需要采用流水線的電子學(xué)系統(tǒng)，因此BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAQ)的設(shè)計目標(biāo)是完成高事例率(不超過4000Hz)下的數(shù)據(jù)讀出和處理。DAQ系統(tǒng)的性能需求是由觸發(fā)率和事例大小決定的，也就是說，可以通過對探測器數(shù)據(jù)量的估計來決定DAQ系統(tǒng)的設(shè)計方案。下面根據(jù)探測器的指標(biāo)對數(shù)據(jù)量進行初步的估計，BESIII總電子學(xué)信道數(shù)將超過3萬路，其中ADC和TDC類型的有2萬多路。如果MDC時

2、間信號通道按平均15%“著火”率計算，EMC按平均17%“著火”率計算，MUC按平均1%“著火”率計算，剩下的按平均10%“著火”率計算，可以得到表4.12-1數(shù)據(jù)量估算參數(shù)。表4.12-1BESIII探測器數(shù)據(jù)量估計探測器子系統(tǒng)信道數(shù)VME機箱讀出數(shù)據(jù)量(Mbyte/s)機群處理數(shù)據(jù)量(MByte/s)記帶數(shù)據(jù)量(Mbyte/s)MDC(T+Q)1360046.62821EMC627224.81713TOF+CCT8962.31.61.2MUC90882.41.61.2觸發(fā)4006.46.44.8小計3025682.554.641.2因此，BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)需要完成超過每秒80Mbyt

3、es的數(shù)據(jù)讀出任務(wù)，經(jīng)PowerPC和讀出PC機對事例進行初步組裝，去除冗余的字頭、字尾和出錯等信息后,在線計算機機群需要處理的數(shù)據(jù)量超過每秒50Mbytes,最后通過軟件觸發(fā)判選的記帶數(shù)據(jù)量超過每秒40MBytes。由此可見，分級事例組裝技術(shù)不僅可以逐級減少數(shù)據(jù)量，而且可以有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源。與國外目前運行的同類系統(tǒng)相比，不論在規(guī)模還是在性能方面，BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)都是相當(dāng)高的，實現(xiàn)的技術(shù)難度比較大，研制周期長。因此，在系統(tǒng)設(shè)計策略方面必須采用成熟的和先進的技術(shù)，特別需要注重總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)的未來發(fā)展。4.12.2 系統(tǒng)的主要任務(wù)BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的主要任

4、務(wù)是獲取通過一級觸發(fā)判選后的前端電子學(xué)事例數(shù)據(jù)，經(jīng)過兩級計算機預(yù)處理和高速網(wǎng)絡(luò)傳輸，將分布在各電子學(xué)(VME)讀出機箱中的事例數(shù)據(jù)段迅速地匯集到在線計算機系統(tǒng)上進行事例包裝和過濾，整理成為完整的有效事例，最終將標(biāo)記的事例數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送到計算中心記錄到永久介質(zhì)上。為了從前端電子學(xué)系統(tǒng)中快速讀出數(shù)據(jù)并使系統(tǒng)死時間盡可能地小，BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)設(shè)計將大量采用多級數(shù)據(jù)緩沖技術(shù)、并行處理技術(shù)、VME總線高速讀出技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。多級數(shù)據(jù)緩沖可以有效地減小由于高能物理實驗事例產(chǎn)生的隨機性而引起的死時間，基于網(wǎng)絡(luò)交換機的并行數(shù)據(jù)傳送可以提高數(shù)據(jù)流量和完成事例的并行處理。為此，BESIII數(shù)據(jù)獲取

5、系統(tǒng)必須實現(xiàn)下列任務(wù)：(1)實現(xiàn)讀出機箱中VME設(shè)備(ADC和TDC插件)的高速數(shù)據(jù)采集，最充分地利用VME總線的帶寬資源，采用CBLT(ChainedBlockTransfer)DMA傳輸技術(shù)將前端電子學(xué)插件中的數(shù)據(jù)段讀出并匯集成事例段；(2)設(shè)計并實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)對前端電子學(xué)讀出系統(tǒng)、觸發(fā)系統(tǒng)、事例數(shù)據(jù)流控制系統(tǒng)、在線系統(tǒng)、運行控制及監(jiān)測系統(tǒng)的接口；(3)提供并實現(xiàn)保證數(shù)據(jù)正確讀出/傳輸所需的硬件和軟件所有協(xié)議；(4)實現(xiàn)上位機系統(tǒng)，完成全系統(tǒng)運行控制、信息監(jiān)測和狀態(tài)調(diào)整功能。提供完善的系統(tǒng)運行“報錯”功能，包括：無效或錯誤的操作、緩沖區(qū)溢出、各種故障等；(5)實現(xiàn)在線基本軟件系統(tǒng)，包含事

6、例組裝、事例過濾和在線分析等重要數(shù)據(jù)處理軟件以及直方圖和單事例顯示等功能；(6)完成大容量、高速度的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲任務(wù)，最終將事例數(shù)據(jù)送到計算中心記錄到永久介質(zhì)上；(7)提供系統(tǒng)在線刻度、電子學(xué)讀出系統(tǒng)校準和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境監(jiān)測等輔助支持系統(tǒng)；(8)根據(jù)BESIII的數(shù)據(jù)貯存需求和其它數(shù)據(jù)監(jiān)測需求，設(shè)計并實現(xiàn)在線數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并與離線分析數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動更新。4.12.3 系統(tǒng)構(gòu)成BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)是基于前端電子學(xué)和觸發(fā)/判選的硬件系統(tǒng)，由讀出系統(tǒng)、在線系統(tǒng)和校準系統(tǒng)及其它輔助/服務(wù)系統(tǒng)組成。在系統(tǒng)構(gòu)造方面，BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)必須成為高可靠性、高穩(wěn)定性、易升級、易擴充的系統(tǒng)。系

7、統(tǒng)設(shè)備配置和軟件開發(fā)工具著眼于未來技術(shù)發(fā)展趨勢，盡可能采用市場上性能/價格比最好的商業(yè)化產(chǎn)品。BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)大規(guī)模運用先進的計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用多級并行處理方案。最低一級為基于VME總線系統(tǒng)的讀出機箱，由前端電子學(xué)讀出插件(TDC和ADC等)和一個作為控制器使用的處理機組成。每個VME讀出機箱中的前端電子學(xué)讀出插件數(shù)不超過16個，電子學(xué)信道數(shù)不超過1024個。VME處理機擬采用MVME2431單板計算機，用以完成數(shù)據(jù)的采集、處理、監(jiān)視和傳輸。若干個讀出機箱通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)的100MSwitch連接到讀出計算機，組成一個讀出分支。所有讀出分支通過1G以上Switch連接到在線

8、計算機群，形成數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流主干通路。來自各讀出分支的子事例數(shù)據(jù)包通過在線計算機群匯總成完整事例，并進行標(biāo)記、處理和監(jiān)測，直到安全記錄到永久介質(zhì)上（參見圖4.12-1）。BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)提供其它控制與測試功能的支持。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，需要明確定義并實現(xiàn)BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)與前端電子學(xué)系統(tǒng)和觸發(fā)系統(tǒng)的接口及驅(qū)動方式。從設(shè)計階段開始就要充分考慮如何實現(xiàn)整個系統(tǒng)和分系統(tǒng)的控制、校準和測試功能。止匕外，還要提供對磁鐵電源、電子學(xué)電源、高壓系統(tǒng)、加速器參數(shù)的記錄、系統(tǒng)初始化、程序/參量的下載、運行命令的送達與執(zhí)行等一系列系統(tǒng)服務(wù)功能。Sloragc、把rriFnlcSurvur1fr-

9、Branch1PuiWvfPXPGw1thMultdCPU/bfudtil.XirwHairkCh100M1000MwiirkrSLtworkLinkLinikTriKEcrFftnOut圖4.12-1BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)示意圖BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的軟件是一個龐大的軟件工程，必須考慮軟件的質(zhì)量和標(biāo)準化方面的技術(shù)實施。要依賴于強有力的軟件工程管理辦法和配置軟件工程開發(fā)/管理工具。讀出機箱的軟件開發(fā)環(huán)境將采用實時操作系統(tǒng)VxWorks及其C程序語言，讀出計算機和在線計算機系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境將采用Unix/Linux及其C和C+程序語言。為了保存和使用運行參數(shù)，標(biāo)準的數(shù)據(jù)庫技術(shù)將被用于BES

10、III數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。4.12.4 系統(tǒng)配置需求BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的復(fù)雜性，主要原因是一級觸發(fā)事例率指標(biāo)是BESII的200倍，事例數(shù)據(jù)長度是BESII的6倍。在系統(tǒng)配置需求方面存在兩個關(guān)鍵技術(shù)問題：（1）在讀出系統(tǒng)配置方面，解決數(shù)據(jù)Bandwidth和數(shù)據(jù)流量的匹配問題；（2）在系統(tǒng)構(gòu)造方面，解決在復(fù)雜的并行計算環(huán)境下，與前端電子學(xué)及觸發(fā)系統(tǒng)一起構(gòu)造成一個集成化的可操作數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)問題，包括實現(xiàn)分系統(tǒng)局部測試和系統(tǒng)初始化、控制及監(jiān)測等一系列任務(wù)。根據(jù)各探測器讀出電子學(xué)子系統(tǒng)和觸發(fā)系統(tǒng)提供的需求信息，BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的讀出基本配置參見表4.12-2。讀出機箱個數(shù)約48

11、個，讀出分支不超過16個。預(yù)計的在線計算機群需要30臺以上的PC機，大型數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)達至ij（240TByte/5年）運行能力。設(shè)計中的BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，考慮到數(shù)據(jù)分布的不均勻性，要使系統(tǒng)以最小死時間開銷的代價完成數(shù)據(jù)獲取任務(wù)，預(yù)期讀出機箱的數(shù)據(jù)平均通過能力要達到3.2MBytes/sea因此，必須采用高速的VME總線讀出方法和高速Ethernet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。表4.12-2讀出設(shè)備配置表子系統(tǒng)名稱通道數(shù)讀出插件數(shù)讀出機箱數(shù)讀出分支數(shù)MDC(T+QMC6272208164TOF+CCT(T+Q)8962821MUC90884041觸發(fā)400160102總計3025

12、68044812為了保證事例數(shù)據(jù)正確地采集并傳送到在線計算機系統(tǒng)，在讀出機箱和讀出分支上要對原始事例數(shù)據(jù)段進行初步組裝。前端電子學(xué)和觸發(fā)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀出方式及數(shù)據(jù)格式要求采取比較一致性的設(shè)計要求，以便對事例數(shù)據(jù)段進行正確的處理和包裝。BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的可操作性，取決于系統(tǒng)設(shè)備的連接、邏輯信號約定和軟件集成設(shè)計。電子學(xué)系統(tǒng)和觸發(fā)系統(tǒng)提供一切必備的操作硬件條件。BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)在軟件設(shè)計過程中，要準確理解和覆行硬件功能，最大限度地發(fā)揮全部硬件資源的作用。為了增強系統(tǒng)運行的可操作性，盡可能將軟件系統(tǒng)的功能集成為一體。止匕外，任務(wù)恢復(fù)以及一般功能插件“出錯”處理和“死道”處理等功能，對B

13、ESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)來說是必備的。為了保證大規(guī)模軟件開發(fā)的質(zhì)量和性能，軟件開發(fā)工具將采用可靠的商業(yè)軟件產(chǎn)品。要按照軟件工程的標(biāo)準進行軟件設(shè)計、實施和管理。軟件系統(tǒng)要具備可維護性、可擴展性和可移植性。另外，保留完整的原始資料并完成最終文檔資料的整理，也是BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)軟件工程的重要組成部分。4.12.5 讀出系統(tǒng)BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題是實現(xiàn)來自前端電子學(xué)的事例數(shù)據(jù)高速讀出。由于讀出機箱VME總線的讀出速度和計算機節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度受到設(shè)備帶寬的限制，最容易在系統(tǒng)中形成數(shù)據(jù)流“瓶頸”。根據(jù)對特定I/O設(shè)備的測試結(jié)果，使用MVME2431處理機編程訪問VME設(shè)備，單次直

14、接“讀”操作的時間周期為1N渺以上(其中800ns為處理機占用的時間，其余為設(shè)備占用時間)，32Bit讀出速度至多為3MBytes/sec；DMA方式的32Bit讀出速度可達到13MBytes/Sec以上(即，每個讀周期300ns)。由此看來，選擇采用DMA方式進行讀出才可能滿足BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的需要。與讀出系統(tǒng)有關(guān)的還包括網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。根據(jù)測試，點對點的100M網(wǎng)絡(luò)傳輸速度可以達到10MBytes/sea為了實現(xiàn)這樣高的速度，除了采用12口100M的Switch以外，在讀出計算機上要采用多網(wǎng)卡方案。讀出計算機上的另一個千兆網(wǎng)卡則連接到在線千兆Switch上。使用這種方法構(gòu)成的讀出分支

15、，其主要功能是：(1)匯集讀出機箱中的事例數(shù)據(jù)片段，組成帶標(biāo)志的子事例數(shù)據(jù)包；(2)數(shù)據(jù)及命令流控制與傳輸；(3)實現(xiàn)事例數(shù)據(jù)流從100M網(wǎng)絡(luò)段到1G網(wǎng)絡(luò)段的傳輸，最終迅速安全地到達在線計算機群。讀出系統(tǒng)的性能主要取決于讀出機箱的數(shù)據(jù)通過能力一一在單位時間內(nèi)完成VME總線數(shù)據(jù)讀出、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送這三方面任務(wù)的綜合能力。數(shù)據(jù)預(yù)處理通過對事例初步組裝可以有效地壓縮冗余的字頭、字尾和觸發(fā)號，減輕數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳送的壓力。讀出系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過能力與前端電子學(xué)插件設(shè)計有關(guān)。根據(jù)目前電子學(xué)讀出系統(tǒng)的方案設(shè)計，可以考慮以下讀出方案：采用CBLT(ChainedBlockTransfer)DMA方式讀出，要

16、求前端電子學(xué)插件數(shù)據(jù)緩沖器是一個足夠深度的GlobalBuffer,可以存儲多個“零壓縮”后的事例數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)占一個32Bit長字(包含通道號和數(shù)據(jù)字)。CBLT方式可以只啟動一次DMA就讀出整個機箱中所有插件的數(shù)據(jù)，大大減少啟動DMA的次數(shù)，另外多個事例匯總讀出也可以有效提高DMA傳輸效率。但采用此方法，需要增加硬件設(shè)計的復(fù)雜性。由于子探測器MDC的電子學(xué)系統(tǒng)的時間和電荷測量在同一個插件中完成，而且準備采用CERN的HPTDC作為時間測量的主要器件，工作原理不同于普通TDC電路，具有多次擊中功能，需要讀出額外的字頭、字尾和出錯等信息，預(yù)計電路板級的數(shù)據(jù)量將大幅度增加。因此，電子學(xué)硬件設(shè)計需

17、要采用64位CBLTDMA讀出。讀出系統(tǒng)選用了具有良好性/價比的VME處理機MVME2431作為讀出機箱的控制器。該處理機使用PowerPC750為MPU,具備350MHz時鐘、32M存儲器、9M閃存、10M/100M網(wǎng)口、D64（MBLT）/D32/D16/D8VME-PCI總線接口和DMA控制器等配置。讀出機箱控制器的主要作用是完成高速數(shù)據(jù)讀出任務(wù)。除此之外，還要完成下載軟件、讀出配置、中斷處理、任務(wù)調(diào)度、設(shè)備控制、監(jiān)測、校準、調(diào)試、局部測試等功能操作。以上配置基本可以滿足設(shè)計需要。根據(jù)目前設(shè)備能力（主要是VME訪問速度和網(wǎng)絡(luò)速度）的測算，各電子學(xué)子系統(tǒng)的讀出機箱性能的更進一步提升，將采取

18、設(shè)備升級的措施來解決。如，更多地采用VME64或VME64x總線標(biāo)準進行系統(tǒng)設(shè)計。讀出機箱控制器的軟件開發(fā)采用VxWorks實時操作系統(tǒng)和C語言。讀出計算機的軟件開發(fā)采用Linux及其C和C+語言開發(fā)環(huán)境。4.12.6 在線系統(tǒng)BESIII在線系統(tǒng)的任務(wù)是將通過第一級觸發(fā)判選后的事例數(shù)據(jù)傳送到在線計算機群進行事例組裝和篩選（軟件觸發(fā)），最后將通過軟件觸發(fā)的事例數(shù)據(jù)送到計算中心寫到存儲介質(zhì)中。BESIII在線系統(tǒng)包括事例組裝、事例篩選、事例分類、數(shù)據(jù)存儲、運行控制、單事例顯示、直方圖顯示和進程監(jiān)測等（參見圖4.12-2）。（1）事例數(shù)據(jù)組裝BESIII的事例數(shù)據(jù)獲取將采用分級事例組裝技術(shù)如圖4.

19、12-2所示，第一級事例組裝過程是電子學(xué)讀出機箱級的數(shù)據(jù)集中，當(dāng)觸發(fā)系統(tǒng)給出好事例信號時，VME機箱中的PowerPC將經(jīng)過電子學(xué)插件級初步處理后的數(shù)據(jù)從電子學(xué)插件中讀出，經(jīng)過非線性校正后組裝成該讀出機箱的數(shù)據(jù)段，存放在緩沖器中。各個讀出機箱數(shù)據(jù)段的組裝是并行地進行的。第二級事例組裝過程是讀出分支級的數(shù)據(jù)裝配，即對適當(dāng)數(shù)目的讀出機箱進行編組，同一編組內(nèi)的每個讀出機箱通過快速以太網(wǎng)交換機（100Mbps）與一臺多CPU、多網(wǎng)卡的讀出PC機相連,把存儲在同一編組內(nèi)的各個讀出機箱緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)段傳送到PC機上，組裝成該讀出分支的數(shù)據(jù)塊，并存儲在讀出PC機的內(nèi)存中。根據(jù)讀出通道數(shù)，各個子探測器的讀出電

20、子學(xué)可以編為一個或多個讀出分支。第三級事例組裝過程是事例級的數(shù)據(jù)組裝，BESIII在線系統(tǒng)把分散存儲在各讀出PC機內(nèi)存中的數(shù)據(jù)塊通過千兆以太網(wǎng)交換機，傳送到計算機群的某一個節(jié)點，該節(jié)點的計算機將這些數(shù)據(jù)塊組裝成一個完整的事例數(shù)據(jù)，并對事例數(shù)據(jù)進行篩選，最后把篩選過的事例數(shù)據(jù)傳送到在線文件服務(wù)器上進行編號。CD*o數(shù)據(jù)片數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)塊事例事例組裝級第一級觸發(fā)判選前端電子學(xué)單元讀出機箱交換機PC機交換機事例篩選計算機群硬件平臺圖4.12-2BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)事例組裝的拓撲圖以太網(wǎng)交換機作為并行事例組裝器的技術(shù)可以把一個讀出分支關(guān)于一個事例的數(shù)據(jù)塊送到計算機群的某一個節(jié)點，同時把其它讀出分支關(guān)于

21、其它事例的數(shù)據(jù)塊送到計算機群的另外一些節(jié)點，這樣可以實現(xiàn)高速并行事例組裝。并行事例組裝器的優(yōu)點是高度平行、可擴展性好，主要采用市售設(shè)備，可靠性、通用性和性能價格比都好。交換機固有的延遲響應(yīng)時間對數(shù)據(jù)傳送有影響，因此應(yīng)盡可能地發(fā)送大的數(shù)據(jù)包以減少發(fā)送次數(shù)。采用多級事例組裝技術(shù)，數(shù)據(jù)從分散的前端讀出單元到事例篩選計算機群的傳輸過程中逐步集中，在一定程度上緩解了交換機的壓力。但是在如此高的事例率下，為了最大程度地減小交換機的總延遲響應(yīng)時間，必要時可以把多個事例的數(shù)據(jù)段和數(shù)據(jù)塊捆綁在一起進行傳送。(2)在線數(shù)據(jù)流程BESIII在線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向如圖4.12-3所示，具體描述如下：1 .讀出PC機對數(shù)據(jù)

22、進行讀出分支級的裝配后，通知在線計算機群管理器某一事例號的事例數(shù)據(jù)塊已準備好，等待讀出；2 .在線計算機群管理器收到所有的讀出PC機發(fā)來的事例準備好信號后，通知其中空閑的計算機群節(jié)點n讀出對應(yīng)事例號的數(shù)據(jù)塊；3 .計算機群節(jié)點n從所有的讀出PC機中讀出對應(yīng)事例號的數(shù)據(jù)塊；4 .計算機群節(jié)點n對該事例數(shù)據(jù)塊進行組裝、格式轉(zhuǎn)換、在線篩選和分類等處理，并將結(jié)果送到在線文件服務(wù)器；5 .在線文件服務(wù)器收到計算機群節(jié)點n送來的事例數(shù)據(jù)后，通知在線計算機群管理器對應(yīng)事例號的數(shù)據(jù)已處理完畢，累計一定的事例后進行存盤、傳送到計算中心進行記帶操作等；6.通知計算機群節(jié)點n和所有讀出PC機釋放對應(yīng)事例號的數(shù)據(jù)緩存

23、。單事例顯示運行控制直方圖顯示100版換機文件服務(wù)器1網(wǎng)絡(luò)連接控制命令事例數(shù)據(jù)磁帶庫計算機群節(jié)點1計算機群節(jié)點2計算機群節(jié)點N口磁帶庫讀出PC1圖4.12-3BESIII在線數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖在線計算機群管理器選用可靠性高的工作站。計算機群管理器內(nèi)有兩個隊列，一是從讀出PC機得到的待組裝事例號隊列，另一個是從機群來的空閑節(jié)點隊列。計算機群管理器根據(jù)這兩個隊列通知指定的計算機群節(jié)點到各讀出PC機讀取某一事例的數(shù)據(jù)塊，必須保證同一個事例號的數(shù)據(jù)塊都傳送到同一臺計算機機群節(jié)點中。所有數(shù)據(jù)處理的任務(wù)都在該計算機群節(jié)點完成。(3)事例篩選在線事例篩選也被稱為第三級軟件觸發(fā)判選，即在計算機群節(jié)點上完成

24、事例組裝任務(wù)后，用軟件方法對事例進行篩選，進一步地壓縮本底，以減小數(shù)據(jù)的記帶率。與硬件觸發(fā)判選相比，軟件篩選可以采用更為靈活、復(fù)雜的算法，如主漂移室的快速徑跡擬合、電磁量能器簇射團的快速尋找等。利用從主漂移室的簡單尋跡過程中獲取的事例頂點信息，可以壓縮遠離對撞點的、由束流丟失等原因造成的本底事例和宇宙線事例；聯(lián)合主漂移室的徑跡信息和電磁量能器的簇射團信息，可以直接挑選出Bhabha事例樣本，用來進行探測器的刻度和加速器亮度的測量；結(jié)合小子計數(shù)器的信息，可以直接選出以樣本，用來刻度以子計數(shù)器。在事例篩選過程中，在線機群將填充和累積事例數(shù)據(jù)的直方圖，并對事例按強子、Bhabha仙u宇宙線等事例類型

25、進行分類，供上位機的查詢和監(jiān)測。按是否對事例進行初始重建分類，篩選算法可采用以下兩種方式之一：按硬件觸發(fā)的原則用全事例數(shù)據(jù)進行數(shù)字式觸發(fā)判選；發(fā)展更復(fù)雜的篩選算法，進行快速的徑跡重建。若按本底篩選率為50%計算，最后記到磁帶上的事例率將降低到3000Hz左右O在線機群由高性能PC機構(gòu)成。由于PC機的CPU功能強大，在線機群將來也可以對篩選過的事例進行實時的在線重建，但必須用和離線分析完全一樣的程序，而且僅僅是第一輪重建，以后還要離線進行幾輪重建。在線重建中所使用的刻度常數(shù)是從上一個RUN的數(shù)據(jù)中得出的。(4)事例數(shù)據(jù)存儲經(jīng)過在線事例篩選后，BESIII數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)要記錄的事例率約為3000Hz

26、,預(yù)期記帶率超過40MBytes/sec。事例數(shù)據(jù)經(jīng)千兆以太網(wǎng)交換機傳送到在線文件服務(wù)器上進行編號并存儲。在線文件服務(wù)器是兩臺高性能、多CPU、多網(wǎng)卡的工作站，裝有磁盤陣列。事例數(shù)據(jù)按RUN號組裝后，形成磁盤文件，然后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到計算中心轉(zhuǎn)儲到永久介質(zhì)上。(5)上位機系統(tǒng)上位機系統(tǒng)負責(zé)實驗進程的監(jiān)測和運行控制，提供人機交互。上位機由多臺高性能工作站和PC機組成，分別承擔(dān)不同的任務(wù)，如運行控制、單事例顯示、直方圖顯示和運行狀態(tài)顯示等。1) 運行控制作為人機接口接受各種運行命令(如刻度、臺階、運行取數(shù)等)，通過網(wǎng)絡(luò)向各讀出PC機和計算機群各節(jié)點發(fā)出相應(yīng)的命令，各讀出PC機和計算機群各節(jié)點的PC機

27、調(diào)用相應(yīng)的程序并執(zhí)行之。實驗參數(shù)以及數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的構(gòu)成參數(shù)也由上位機控制。2) 數(shù)據(jù)監(jiān)測由于在線機群有足夠的處理能力，將在對每一個事例進行篩選的同時做各種探測器參數(shù)的直方圖積累，并對事例進行分類。上位機可以監(jiān)測某一個在線機群節(jié)點上累積的直方圖，還可以監(jiān)測所有節(jié)點獲取的直方圖之和以及對各個節(jié)點隨機抽樣的單事例顯示圖。結(jié)合亮度探測器的計數(shù)率和事例的分類信息，上位機計算并顯示各種物理過程的在線產(chǎn)生截面和物理積分亮度等。另外，上位機要對各種計數(shù)率(如亮度、觸發(fā)事例率、死時間和各子探測器的計數(shù)率等)做定時監(jiān)測，顯示它們隨時間的變化過程，必要時發(fā)出報警。上位機還將顯示并處理各個子系統(tǒng)和在線機群各節(jié)點的“報錯”信息。(6)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)BESIII