ATLAS HLT/DAQ Stato e prospettive

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1 CSN1 Settembre 2005 ATLAS HLT/DAQ Stato e prospettive Valerio Vercesi

2 Outline Pre-series Status in USA15/SDX1 Commissioning and exploitation Large Scale Test Activities, experiences Lessons learnt Activities Finance Monitoring, ROD Crate DAQ Algorithms development and deployment Accounting 2006 requests CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 2

3 CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 3 S. Falciano (Roma1) Coordinatore Commissioning HLT A. Negri (Pavia) Coordinatore Event Filter Dataflow A. Nisati (Roma1) TDAQ Institute Board chair e Coordinatore Muon Slice PESA F. Parodi (Genova) Coordinatore b-tagging PESA V. Vercesi (Pavia) Deputy HLT leader e Coordinatore PESA (Physics and Event Selection Architecture) Attività italiane Trigger di Livello-1 muoni barrel (Napoli, Roma1, Roma2) Trigger di Livello-2 muoni (Pisa, Roma1) Trigger di Livello-2 pixel (Genova) Event Filter Dataflow (LNF, Pavia) Selection software steering (Genova) Event Filter Muoni (Lecce, Napoli, Pavia, Roma1) DAQ (LNF, Pavia, Roma1) Monitoring (Cosenza, Napoli, Pavia, Pisa) Pre-series commissioning (LNF, Pavia, Roma1)

4 ATLAS TDAQ system CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 4 Latency ~2 ms ~10 ms ~ 1 s TDAQ Rates 40 MHz ~75 khz LVL2 farm ~2 khz ~200 Hz LVL1 RoI LVL2 Muon ROD ROD ROD ROB EF farm ~1000 CPUs Calo ROB Event builder network EF Storage: ~ 300 MB/s Inner ROB Pipeline Memories Readout Drivers Readout Buffers ~ selected event every million LEVEL-1 TRIGGER Hardware-Based Coarse granularity from calorimeter & muon systems LEVEL-2 TRIGGER Regions-of-Interest seeds Full granularity for all subdetector systems Fast Rejection steering EVENT FILTER Possibly seeded by Level 2 Full event access Algorithms inherited by offline High-Level Trigger

5 TDAQ CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 5 Trigger e Data Acquisition hanno da sempre in fase di commissioning un doppio ruolo Come server per il commissioning dei rivelatori Come client per utilizzare le informazioni realistiche dell esperimento per i propri studi di funzionalità e performance La situazione si è già presentata durante il Combined Testbeam 2004 Il TDAQ di ATLAS è un progetto in piena evoluzione in cui development/commissioning/exploitation sono ancora fasi molto miscelate Presentazione di risultati e indicazione delle prospettive Maggiore enfasi alle componenti con forte partecipazione italiana Descrizione del piano di commissioning generale

6 CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 6 Pre-series design Module-0 of final system 8 racks (~10% of final dataflow)

7 Pre-series reality CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 7 ROS rack LVL2 rack 6 racks SDX1 Switch rack Online rack EF rack

8 Commissioning and exploitation Fully functional, small scale, version of the complete HLT/DAQ Equivalent to a detector s module 0 Purpose and scope of the pre-series system Pre-commissioning phase To validate the complete, integrated, HLT/DAQ functionality To validate the infrastructure, needed by HLT/DAQ, at point-1 Note it will be provisionally installed at point 1 (USA15 and SDX1) Commissioning phase To validate a component (e.g. a ROS) or a deliverable (e.g. a Level-2 rack) prior to its installation and commissioning TDAQ post-commissioning development system Validate new components (e.g. their functionality when integrated into a fully functional system) Validate new software elements or software releases before moving them to the experiment. CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 8

9 Pre-Series Commissioning CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 9

10 Commissioning LVL2+ROS CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 10 First measurements with full LVL2 rack feeded by ROS data Using separate Control and Data networks

11 Commissioning EF CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 11

12 Pre-series Status in USA15/SDX1 Commissioning and exploitation Large Scale Test Activities, experiences Lessons learnt Activities Finance Monitoring, ROD Crate DAQ Algorithms development and deployment Accounting 2006 requests CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 12

13 Large Scale Tests CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 13 Pre-serie work will help understanding the TDAQ system in terms of functionality Forms the basis for future deployments/exploitations Complexity of ATLAS TDAQ system arises also from the size of bulk components involved Topology of communications, size of LVL2/EF farms, software, Test scalability of HLT system using presently available large installations Understand issues like configuration, startup time, communication, control, error reporting, UCB/TRIUMF WestGrid Cluster (http://www.westgrid.ca) 60 racks x 14 nodes = 840 Dual-CPU nodes (3 GHz CPUs / 2-4 GB RAM) CERN LXSHARE Cluster (http://batch.web.cern.ch/batch) Up to ~700 nodes (various flavours) Reference page for all tests

14 Success, problems, High test activity at both system and component level Problem finding solving or workaround find new problems General feeling that We are well advancing in the understanding of the system on a large scale In some areas we have come further than hoped (HLT offline) A lot remains to be done for final Atlas Repeated questions: when are the next large scale tests planned? Comprehensive report is planned to be available for the Atlas Week in October CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 14

15 State transitions CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 15 RUNNING USR_RUNNING_TIME (default is 30 s) CONFIGURED Luke Warm Start Luke Warm Stop Configure Unconfigure INITIAL Boot Cold Start Cold Stop Shutdown ABSENT Setup Close configure: load configure start: prepareforrun starttrigger stop: stoptrigger stopfrontend stopdatacollection stopeventfilter stoprecording unconfigure: unconfigure unload

16 State transistion timing quite acceptable LVL2 transition times No significant differences between 2 and 3 tier Run Control 2 Tier Run Control Time (secs) Configuration Id (# L2PU nodes 8 -> 256) setup boot conf start wait stop unconf shutdown close CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 16

17 EF LST CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 17 config. / total times, s time, s EF TrigMoore with Oracle/MySQL config Oracle config MySQL Total test Oracle Total test MySQL Number of processes (1EFD+2PTs) Timings HelloWorld / TrigMoore config HelloWorld config TrigMoore MySQL backend setup HelloWorld backend setup TrigMoore MySQL Number of processes (1EFD+2PTs) Effect of realistic algorithm: TrigMoore vs HelloWorld EF standalone 1EFD+2PTs / node up to 200 nodes MySQL as geometry DB used significant slow down due to access/reading geom. DB MySQL vs Oracle DB in TrigMoore EF standalone, 1EFD+2PTs / node Oracle DB up to 160 nodes MySQL DB up to 200 hosts MySQL works faster at small scales, while Oracle looks better at higher scales - to be investigated more not able to on higher than 200 nodes with any of both partitions to be investigate further (do we need to replicated DBs?)

18 Pre-series Status in USA15/SDX1 Commissioning and exploitation Large Scale Test Activities, experiences Lessons learnt Activities Finance Monitoring, ROD Crate DAQ Algorithms development and deployment Accounting 2006 requests CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 18

19 Cosmics Tile setup MobiDAQ (Mobile DAQ): read out of 8 drawers in the pit with temporary RODemu but real TDAQ (tdaq ), tests of electronics, cosmic muons runs CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 19

20 GNAM Monitoring chain Framework per monitoring on-line a basso livello Status Core: trasporto di eventi, istogrammi e comandi Plugin dinamici: decodifica e istogrammazione Possibilita di correlazione fra diversi rivelatori Comandi asincroni (reset, rebin, update) Incluso in TDAQ da aprile Utilizza i servizi disponibili per il monitoring Validato al CTB04; in uso in alcuni siti di commissioning

21 GNAM al commissioning CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 21 Acquisizione dati nell ambito del software TDAQ Commissioning di MDT usa GNAM per monitoring online ed analisi dati Sampling completo a livello di ROS [~2 KHz per noise test, ~200 Hz per pulser] Integrazione di librerie: completato per MDT, in via di sviluppo per RPC Stato del monitoring MDT: Richiesta minimale di informazioni allo shifter (nomi camere) Output: file di istogrammi e file di testo con risultati di analisi dati per ciascuna camera e per ciascun run In sviluppo: ottimizzazione dell analisi dati on-line installazione del presenter per la visualizzazione degli istogrammi on-line event display

22 PMP Presenter Visualizzazione asincrona on-line di istogrammi Status Interattivo (reset, rebin, zoom, fitting, ecc...) Operazioni grafiche su istogrammi (ROOT canvas) Grafica configurabile Incluso in TDAQ da settembre Utilizza i servizi disponibili per il monitoring Pienamente funzionale al CTB04 Riprogettato per nuove funzionalità e maggiore scalabilità CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 22

23 GNAM PMP GNAM&PMP: sviluppi futuri Completare l integrazione nel framework del TDAQ Configurazione di Core e librerie dal database del TDAQ Messaggistica e gestione degli errori software Supporto per la generazione di allarmi automatici Livelli di severità, routing Verifica delle prestazioni e delle risorse necessarie CPU, Memoria, Banda Studio della scalabilità Completare la nuova versione Minimizzazione del traffico di rete Adattamento della IGUI alla nuova struttura Generazione allarmi Plugin di analisi degli istogrammi CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 23

24 ROD Crate DAQ CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 24 RCD is used as interface with the RODs for Control Configuration Monitoring Statistics Event sampling Data readout (through VME) User guide for detectors developers available Validation system in Bld. 40 DAQ Commissioning Phase 1: The ROD Emulator system will be used in order to validate all common RCD software and infrastructure After adding and validating the detector sw and hw specific items, multi crate event building will be used in the absence of the full DAQ chain ROD Emulator R C C VMEbus memory + CORBO = M C Config & Control E O M O R Data readout Y Memory + Registers + Interrupt capability R B O R E B R O S Event Fragments

25 RCD exploitation Experience from Combined Testbeam extremely useful Recall almost all detector used it in the CTB Successful workshop to put forward new requirements As a consequence, several improvements during last months Configurable interrupt handling Simplified user interface to access ordered event fragments Data driven event building for multicrate acquisition in the commissioning phase Simplified ROD emulation Hardware trigger distribution All sub-detector commissioning (but LAr ) sites use RCD MDT and RPC on the forefront BB5 integration, Point 1 with MROD, Lab testing with ROD emulators CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 25

26 Algorithms: Muon slice CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 26 LVL1 simulation is the fundamental input for the measurement of the full muon vertical slice performance LVL2 and EF Muon algorithms have been extensively tested on data simulated in ATLAS Rome Physics Workshop: June 2005 LVL2: µfast Confirm the LVL1 trigger with a more precise P T estimation within a Region of Interest (RoI) Global pattern recognition, track fit, fast P T estimate via Look Up Table (LUT) with no use of time consuming fit methods Event Filter: TrigMoore Based on offline reconstruction algorithm Moore Can run seeded (reconstruction starting from RoI of previous levels) Precise P T determination General goal is now to achieve more realistic estimate of trigger selections and corresponding rates Real geometry, configuration and conditions database usage,

27 Athena release Low p T 6 GeV Threshold LVL1 Coincidence Windows Efficiency curve Low-pT Inefficiency map CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 27

28 CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 28 MuFast Radius approach Barrel, Muon layout Q Use of curvature radius instead of sagitta investigated More suitable for the endcap, recover efficiency in the barrel Same algorithm across ± 2.4 in η Tail extension over 2 σ: 6 GeV 20 GeV 100 GeV misposition of the fit segment w.r.t. the MDT wire, increases tails at higher p T. η < 1.1 Standard sectors All sectors

29 CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 29 Early stages of project Endcap differs from Barrel M and O station are outside B field Inhomogeneous B field bending is local Algorithm MuFast endcap extension eta Event display # Pattern recognition and fit in TGC position and slope in EM Extrapolate segment into MDT EM/EO Roads in EM/EO, find hits, fit Z TGC TGC SP MDT EM MDT EO ROI Forward Endcap Next 0.00E E E E E E E E-05 pattern recognition and fit in MDT as in mfast not done yet Extrapolation into EI and LUT Slope PT

30 MuFast: : MDT miscalibration Commissioning the algorithms: realistic approach to data handling The plot shows the mufast resolution for two different scenarios: the correct MDT r-t function is used, red points a systematic shift of mm is added to the radius returned by the correct r-t function, blue points +10% 50 GeV, to be compared with a + 5% expected by a naive calculation CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 30

31 TrigMOORE updates A check on the detectors hash ids selected by RoIs is now performed in order to avoid duplicated Moore tracks, that can be reconstructed twice if starting from equal or similar RoIs. The RegionSelector can be initialised with maps from MDT, RPC, TGC for different layouts CSC recently added: checks in progress TrigMoore can be seeded in the barrel and in the endcaps Work in progress to establish robustness and fake rate in presence of cavern background CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 31

32 TrigMoore: : MDT miscalibration Single muons (with p T = 6, 10, 20, 40, 100 GeV/c, produced for the Rome Initial Layout) have been reconstructed in two different scenarios Using the correct MDT r-t relation function (red squares in pictures) Applying a systematic +0.2 mm shift on the radius obtained with the correct MDT r-t function (blue circles in pictures) The relative degradation in σ(p T ) is +5% for muons with a 6 GeV/c transverse momentum, increases to +13% around 50 GeV/c p T resolution (Moore) This MDT miscalibration leaves almost unaffected η resolutions. CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 32

33 LVL2 tracking: SiTrack CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 33 Preliminary results obtained on DC1 b-jet samples at initial luminosity

34 LVL2 CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 34 Results obtained with the standard SiTrack algorithm on DC1 data b-tagging: likelihood ratio using transverse and longitudinal impact parameters Upgraded version to be tested soon: should improve both efficiency and track parameters resolution and hence significantly improve the b-tagging performance

35 Algorithms steering CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 35 g60hy isg60 gisol60 l2g60i EM60Hy EM60 T2Calo Cluster60 eg60hy eg60 EMtrackHard TrackHardEM e60hy ise60 eisol60 l2e60i g25hy isg25 gisol25 l2g25i EM25Hy EM25 T2Calo Cluster25 eg25hy eg25 EMtrackSoft TrackSoft25EM e25hy ise25 eisol25 l2e25i EMROI g20hy isg20 gisol20 l2g20i EM20Hy EM20 T2Calo Cluster20 eg20hy eg20 EMtrackSoft TrackSoft02EM e20hy ise20 eisol20 l2e20i g15hy isg15 eisol15 l2e15i EM15Hy EM15 T2Calo Cluster15 eg15hy eg15 EMtrackSoft TrackSoft15EM e15hy ise15 eisol15 l2e15i

36 ATLAS Commissioning Phases CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 36 Commissioning means bringing ATLAS systems from just installed to operational. It is broken in 4 phases Subsystem standalone commissioning Integrate subsystems into full detector Cosmic rays, recording data, analyze/understand, distribute to remote sites Single beam, first collisions, increasing rates, etc A consistent part of commissioning activities will be done during the installation itself Phases will overlap since different systems may be at different development levels For the barrel calorimeter commissioning will start soon Tile calorimeter is already taking data

37 HLT Commissioning CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 37 Commissioning is a set of activities which spans the time interval from the installation of the HLT racks and nodes A rack is the elementary unit for commissioning OS, Dataflow and Online software are installed... to the phase when the HLT is filtering physics data and recording them HLT selection algorithms are installed and running stably The complete trigger menu (at least for early physics) is configured The trigger selection efficiencies and background rejection rates are understood and can serve as input for physics measurements Phase-1 Commissioning definition is the most urgent Heavily use the Pre-series to exercise the procedures for installation and commissioning Important steps will cover the integration of detectors into full system Involve operations that have a very strong coupling with the offline commissioning activities Development of specific algorithms looking at simple data decoding (cabling, ) Final commissioning phases extend far beyond the data-taking startup (interface with run coordinator team)

38 Cosmic muons in ATLAS CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 38 Concrete Air Surface building PX14/16 shielding (2.5 g/cm 3 ) PX16 PX14 (12.6 m Inner Ø ) (18.0 m Inner Ø) Rock ~ Silicon 600m x 600m x 200m deep (2.33 g/cm 3 ) ATLAS Geant Simulation Initial detector

39 Outlook A lot of work during this year, system entering phase of complete deployment Purchase plan proceeding as scheduled, with some minor delays (Wo)manpower situation not always healthy More help and support welcome Three big tasks awaiting us in the next months Commissioning the pre-series and extract a coherent and complete set of system performance measurements Based on previous experiences and on already established partial results On-line trigger selections evaluation (rates, efficiencies, physics coverage, ) evolving towards more realistic approach Calibration, geometry as installed, mis-alignment, error handling, complete trigger menus, physics analysis based on trigger objects Prepare for cosmic run next year Cosmic slices and trigger menu (Tile, LVL1, digital LVL2) CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 39

40 Pre-series Status in USA15/SDX1 Commissioning and exploitation Large Scale Test Activities, experiences Lessons learnt Activities Finance Monitoring, ROD Crate DAQ Algorithms development and deployment Accounting 2006 requests CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 40

41 Accounting CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 41 Contributo INFN alla Pre-serie Read-Out System: 51 kchf (ROS Racks) Online Computing System: 40 kchf (Monitoring, Operations) Online Network System: 44 kchf (Switches, FileServer) Inviati al CERN a Dicembre 2004 VV riceve in copia tutte le fatturazioni dei singoli acquisti ed un sommario mensile dello stato finanziario Contributo CORE 2005 Online Computing System: 45 kchf (Monitoring, Operations) Inviati al CERN a Maggio 2005 Già acquisiti due file server Read-Out System: 275 kchf (ROS Racks) Questo acquisto si espleta secondo una gara e non con un semplice market survey o price inquiry come fino ad ora avvenuto Richiesta alla Giunta l autorizzazione per partecipare alla gara Grazie a Speranza che si è prodigata per espletare le pratiche necessarie Il CERN preferisce gestire la gara su un periodo di due anni Omogeneità dei componenti vs miglioramento delle prestazioni Si sommano i 275 kchf del 2006

42 Cost Profile (kchf) CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia Total Pre-series Detector R/O LVL2 Proc Event Builder Event Filter Online Infrastructure INFN Total TDR Total INFN Percentage(%)

43 LNF Pavia Roma1 Missioni Estere Commissioning HLT/DAQ Pre-serie e pit: 6 m.u. Ferrer, Kordas (+ Miscetti, Giovannella) VV coordinatore PESA e duputy HLT: 1 m.u. Negri A. responsabile Event Filter: 1 m.u. Scannicchio D. commissioning HLT: 2 m.u. Speranza responsabile commissioning HLT: 2 m.u. Leandro chair IB, coordinatore slice mu: 1 m.u. ROD crate DAQ e HLT/DAQ muoni : 4 m.u. Pasqualucci, Di Mattia, CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 43

44 Milestones CSN1 Settembre 2005 V. Vercesi - INFN Pavia 44 30/06/2005 TDAQ - Installazione, test e uso della "Pre-serie" (~ 10% TDAQ slice) ragionevolmente raggiunta: ritardi accumulati soprattutto sugli acquisti delle componenti 24/12/2005 TDAQ - Installazione e test dei ROS di Pixel, LAr, Tile, Muon (interfacciamento al ROD Crate e integrazione nel DAQ) Parte del piano di commissioning in esecuzione: piccola dipendenza dalla data di consegna dei ROS 30/04/2006 Completamento dei test sulla pre-serie e definizione delle funzionalità per il supporto al commissioning TDAQ 31/08/2006 Commissioning delle slice di ROS dei rivelatori utilizzando le funzionalità della pre-serie (modulo-0 del sistema finale) 31/12/2006 Presa dati integrata dei rivelatori nel pozzo con raggi cosmici

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