architettura hlt
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Implementati software -> Riutilizzo del codice offline. Qualche differenza: (eventi on-line persi per sempre, ambiente multithread (ATLAS), tempo di latenza degli algoritmi ,…) Le catene di trigger sono organizzati in slices: Elettrone/ , muone, jet, Met, tau, b-tagging e b-physics. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
ATLAS/CMS WorkshopBologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Livelli “Hardware”Level-2Le RoI da LVL1 sono analizzati con piena granularita` (conferma di LVL1)Combinazione con altri sotto-rivelatori (proiettività di RoI)Latenza 10ms Output LVL2 2 kHz. Event FilterDopo Event Building. Tutto l’evento è accessibile (latenza 2s). Ricostruzione di qualità offline.Accesso a calibrazioni più raffinate
Output rate OO(100) Hz
Implementati software -> Riutilizzo del codice offline. Qualche differenza: (eventi on-line persi per sempre, ambiente multithread (ATLAS),tempo di latenza degli algoritmi,…)Le catene di trigger sono organizzati in slices: Elettrone/, muone, jet, Met, tau, b-tagging e b-physics.Meccanismo di Steering/Scheduling per girare il trigger HLT: ●Conversione e calibrazione dei dati●Algoritmi di Trigger (calcolo delle grandezze) nell’ordine corretto●Ipotesi di trigger (decisione se accettare o meno un evento)
Livelli “Logici”EVENT BUILDINGLevel-2.0Ricostruzione e selezione standalone Muon and Calo selection. L1seededLevel-2.5Match con pixel (e/ e muoni)Level-3Ricostruzione di qualità “offline” conAlgoritmi e calibrazioni più accurate Output rate OO(100) Hz
Architettura HLT
SCARTARE EVENTI ASAP
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• LVL1 selection based on local signatures: coarse granularity in muon detectors and calorimeter .
• Further rejection using full granularity muon, calo and access inner detector data in the same eta,phi projections
• RoI are the geometrical location of a LVL1 signature.
• RoI passed to LVL2 where it is quickly translated into a list of corresponding readout buffers (ROB)
• Close association (RoIDET,,)<->ROB
• LVL2 requests RoI data (1%~2% of whole event) from ROD (Read Out Drivers) sequentially, one detector at a time, only transfers as much data as needed to reject the event.
• ->Order of magnitude reduction in dataflow bandwidth, at cost of more control traffic
Divide et ImperaRoI concept specific to ATLAS
CMS ha un concetto simile implementato software. Solo hits in roi sono ricostruiti, calibrati. Algoritmi HLT da semi LVL1
Region of Interest: RoI (ATLAS)
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Seed da LVL1Ricostruzione standalone nelle camere a muoni (Risoluzione ~10%)Isolamento nei calorimetri (meno efficiente con elevata lum). Selezione di da W/Z e topPixel matching (problematico in scenario staged)Isolamento con pixelTrack matching e fitting (Risoluzione ~ 1%)Isolamento con tracce (CPU consuming)
b->X
Lum=2.1033
Muon HLT: CMS
Tempi (L=1033):Conversioni dati: da 0.7ms-2.4ms (unpacking non incluso)L2 Calo: 600 ms Isolamento: 100L3: 420 msIsolamento Pixel/Track 65ms/190ms
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MS MS StandAloStandAlonene
B Physics processor
MS+CALOMS+CALO
MS+IDMS+ID
MS+ID (JPsi)MS+ID (JPsi)
Isolation Isolation MS+CALOMS+CALOMS+IDMS+ID
~2 kHz(6) @ 1033
~23 Khz75 KHz
10 ms latency time
~ 200 Hz
LVL2 SelectionLVL2 Selection
Offline Algo Offline Algo “wrapped”“wrapped”
2 s latency timeEF SelectionEF Selection
MS SAMS SA
MS MS ExtrapolatedExtrapolated
MS+IDMS+ID
Resolution with “perfect” alignment
Resolution with 200m mis-alignment
4
7
6
5Res
olut
ion
(%)
4
0 20 40 60 80
Output EF Rate L=1033 ||<1
6 8 10 20 Soglie (GeV)
Muon HLT: ATLAS
MS StandAlone
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Migliore risoluzione->Curva di efficienza più ripida in prossimità di sogliaDecadimenti in volo/K soppressiTempi totali LVL2 <10msIn particolare LVL2 SA~2ms
Eff
vs
PT
Rate per mu6 L=1033 (Hz)||<1
5806807501600b
290350400900c
3333W
15002130380013500Tot
6001100270011000/K
Bkg LVL2
(MS+ID)
LVL1 LVL2 (MS)
EF
Muon HLT: ATLAS
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HLT Trigger slice electron/gamma inizia con ricostruzione calorimetrica: (<t>~3.2 ms)Track matching (per elettrone) Si+TRT ~ 15 ms+ 5 ms
E/P (Elettrone)Offline vs EF
H-> invariant mass @ Trigger Level
91.0
94.6
97.0
220||160
55 Hz
70 Hz
132 Hz
8 Hz
26 Hz
370 Hz
81.686.2LVL2
69.181.6EF
84.591.4LVL1
Trigger 220 160
Trigger Eff for H->(MH=120) wrt offline selection
Rates per 1033
Electron/Gamma HLT: ATLAS
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Bkg Eff H-> (MH=115)
99.498.7LVL2
99.193.4LVL2.5
92.092.0LVL3
83.777.0Overall
92.390.8LVL1
Eff (%) Fid Offline
Electron/Gamma HLT: CMS
Tempi (L=1033):Conversioni dati: ~4ms (unpacking non incluso)L2 Calo: 150msL2.5: 32 msL3: 100ms
01 Z->ee2e15
22 (-jet)1g80
502g35:20
43Total
2310 (W->e)1e26
Final Rates (Hz) L=2.1033
Signal
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Commissioning: Passato
Combined Test beam nell'Estate 2004Vari test:funzionalita` della catena di trigger HLTmeccanismo di accesso ai datiLVL2 MU SA e EF MU SA (Cross Checks) parte integrante del
sistema DAQ a H8. Test a H8 hanno dimostrato il funzionamento della catena di
trigger online
LVL2 MU SA
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Commissioning: PresenteDeployment della farm HLT a ATLAS
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Farm HLT sistema complessoNel 2006 quattro “run tecnici” per “girare” un sottoinsieme realistico di farm HLTche comprende il sistema HLT intero ReadOutSystem, L2 Processing Unit, SFI e Event Filter Processing Unit48 ore di run -> Stabilita`, error recovery, operation, stabilita`, scalabilita`
Commissioning: Presente
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2007-200845 kHz (dipende dai soldi)
1kHzO(200Hz)(1,5 MB/evt)
Nominal75 kHz (100 kHz con deadtime)
2 kHzO(200Hz)(1,5 MB/evt)
LVL1LVL2
EF
HLT “Staged” sia per ATLAS che per CMS
Run 2007 (√s=900 GeV)Commissioning di detector e triggerPileUp, fondi e tempi non saranno un problemaHLT in modo “trasparente”: Algoritmi vengono eseguiti ma nessuna selezioneSelezione Min Bias a LVL1 o HLT
ATLAS
CMS con 1 (2007) poi 4 (2008) DAQ slices (nominali 8 in 2010) L1 rate 12.5 kHz (2007) 50 kHz (2008) 100 kHz(2010)
ATLAS Run 2007Minimum Bias based on MTBS, Lucid or PixelsZero bias (prescaled 100)Muon: Max windows (only phi projection) pt>~5GeVCalo: EM or Tau (Pt>10 GeV)
Jet +MET (Pt>25 GeV)
LVL14 kHz5 kHzO(1) HzO(10Hz)O(10Hz)
Table HLTPS100 & HLT traspPS100 & HLT traspHLT transparentHLT transparentHLT transparent
HLT4050O(1)O(10)O(10)
Per ATLAS studiare la possibilita`di LVL2 in full scan con tutto lévento (no RoI)
Commissioning: Futuro
CMS Run 2007LVL1 Selezione Minimum Bias 4kHz
HLT Selezione su emulazione algoritmi LVL1 per diminuire il rate a O(100) Hz
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Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Eventi minimum bias interessanti per Fisica:Capire Underlying Event in MC generators (Pythia TuneA @ CDF), paragone con UA5Selezione con meno bias e piu` efficiente ->Misura efficienze di LVL1, LVL2, EF (non nel range di maggior interesse per fisica LHC)Fondi per processi di fisicaOltre a LVL1 (MBTS) selezione Minmum Bias possibile a LVL2:Occupanza di pixel (da LVL2 in poi)Altri forward detectors (LUCID per ATLAS cf talk L. Fabbri, probabilmente non nel 2007)
min bias pixel point occupancynoise pixel point occupancy
Run 2007
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√s=14 TeV Lum=1030-1031
Tabella di trigger deve soddisfare diverse richieste:Rivelatori:Continuare commissioning del rivelatoreCampioni per calibrazioni, alineamenti, fondi strumentali, studi del rivelatoreFisica:Campioni di controllo (per stime di fondi dai dati)Segnale per fisica SM: Fisica W/Z J top :overlap con TevatronSegnale per Fisica BSM: (Bs->, Z',SUSY canali esclusivi)“Polizza di assicurazione” per analisi di fisica: copertura con selezione LVL1 loose, e HLT in flag mode (nessuna richiesta di isolamento all'inizio)Trigger:Campioni per misirare efficienze (trigger prescalati, standard candles)Ottimizzazione Trigger per il futuroMacchina:Condizioni di fascio di LHC cambieranno molto (numero di bunch, luminosita`, qualita` dei fasci, etc...)
Run 2008
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Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
study
3
80
570
65
240
5400
50
1000
LVL1 Rate
study
Trasp
Trasp
PS
Trasp|HLT
PS
PS
Trasp
PS|HLT
HLT
32em20i
102em10
study2em7
802em20
em25
65|10em25i
50mu15
10em10
4mu4
Trigger HLT Rate
10PS&HLT7000TAU10i
2Trasp2J60+XE30
Em25+XE20
SUMET300
XE30
2j90
J100
J80
j60
j40
j20
Trigger
90
1000
500
7
15
40
100
400
1750
LVL1 Rate
5PS|HLT
10PS||HLT
10PS||HLT
7Trasp
4PS
15Trasp
2.7PS
3.3PS
3.5PS
HLT HLT Rate
Totale HLT <250 Hz Sostenibile da Atlas
HLT Trigger Table @ 10^31: Esempio ATLASOVVIAMENTE PRELIMINARE
Tabella di Trigger: Run 2008
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Selezione per Z/W e top non problematica per HLT a 10^31. Sufficiente selezione LVL1 alto Pt (1mu20, 1e20, etc… )Necessità di selezionare (o prescalare) i trigger a soglie piu`basse (mu6, mu4, em7,…). Due possibilità:Richiedere maggiore molteplicità (2mu4, 2em7 per J/Psi) Perdita di eficienza e soglie in Pt troppo alteImplementare in HLT trigger specifici per J/Psi. (Sia J/Psi->mm che J/Psi->ee)
ATLAS J/Psi->mumuLVL1 richiede 1mu4LVL2 apre RoI abbastanza grandi per selezionare secondo mu sotto soglia in ID. Richiesta di matching con almeno un hit nel MSEff = 70% per rate LVL2 ~10Hz
Run 2008: Selezione a Bassa Soglia
Effi
cien
za v
s PT
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10PT (GeV)
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Esempio ATLAS. Spettro in PT di Jet inclusivi
Start with the inclusive jet spectrum
Apply Prescales
Get triggered jet spectrum
Esempio CMS
Run 2008: Trigger Jet
Importante avere distribuzione in PTcon stessa statistica in bin di PT di leading jet (per esempio misura dei fake rate)Attenzione ai conteggi doppi (trigger di jet ad elevata molteplicita`)Calibrazioni in energia
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Misura dell'efficienza vs PT della selezione HLT muoniMisura efficienza LVL2: Selezionare eventi con EF/LVL3 e controllare il risultato LVL2Misura efficienza EF/LVL3: ViceversaMetodo del “doppio oggetto”: selezionare muoni inclusivi (1muX) e controllare il 2muX (Efficienza anche di tutta la catena di trigger) Paragonare l'efficienza per muX con emX.
Misura Efficienze HLT: Esempio Muoni
For (µ20)>70% statistical uncertainty after 30min at L=1033cm-2s-1: ~1-2%
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CMS Tabella di Trigger: L=1033
CMS Total HLT Rate ~120 Hz (L=1033)
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ATLAS Tabella di Trigger: L=2.1033
b-jets inclusivo
Di-tau-jet
Tau jet inclusivo
Elettrone + jet
~2560Fotone Isolato
20Doppio Fotone Isolato
~1026 mB/mJ/yB-physics
~ 200
~20
~5
~20
~25
~40
~40
Rate (Hz)
Totale
Altri (pre-scales, calibration, …)
35, 45Tau + Energia mancante
70, 70Jet + Energia mancante
400, 165, 110Singolo Jet, 3 Jet, 4 Jet
15Doppio Elettrone Isolato
25Elettrone Isolato
10Doppio Muone
20Muone Isolato
Soglia (GeV)Oggetto di Trigger
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Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Il sistema di Trigger di CMS e ATLAS devono far fronte alle richieste di LHC. I principali algorimi di trigger per selezionare i canali per la fisica sono implementati. Rates, efficienze sono sotto controllo (anche con staging) Le performances sono soggette a incertezze: stato della simulazione, controllo dei fondi di caverna, sezioni d'urto di processi di fondo. L'ottimizzazione delle strategie di trigger in corso. Sia ATLAS che CMS hanno iniziato a fare interagire le comunita` del Trigger con quelle delle Analisi di Fisica
I sistemi di trigger “finali” sono stati testati o in fase di testing. (Test beams, run di cosmici). Procedure di calibrazione in via di test. Nel prossimo anno necessita` di passare al “full detector” (tipicamente un ordine di grandezza). Run di cosmici necessari ma NON sufficienti. Commissioning del LVL1: capirlo per il run 2008. HLT con “schedula” meno stretta. Ma necessario lavoro per installazione/commissioning farm HLT
Conclusioni