CMS DT report

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CMS DT report
preventivi 2015
INFN 2014.09.16
Sezioni Bologna, Padova, Torino
G.M. Dallavalle (INFN Bologna)
CMS Muon DT PM
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Indice (e sommario richieste 2015)
• LS1 –Manutenzioni DT
• M&O-B (2015: 152KEur su Torino)
• Phase1 Upgrade (2015: 210 KEur su Padova)
– Milestones
• Muon LV1 Trigger: Phase1 Upgrade (64KEur su Padova)
• Phase2 Upgrade (costo tot stimato 5.8MSF)
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Ruolo INFN in DT
• Il rivelatore per muoni Drift Tubes Chambers del
barrel di CMS e` dell’INFN, sia per investimento,
che per personale e responsabilita`
– 58.5% INFN
– Sezioni di Padova, Torino, Bologna
• Altri collaboratori da Germania, Spagna,
Ungheria, Estonia (dal 2011) e Malesia (dal 2014)
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LS1- Manutenzioni DT
• Trigger boards nei MiniCrates (MiC) sulle camere:
sostituite le boards Theta (piu` semplici) nei MiC delle
camere piu` interne (MB1) della parte esterna del
barrel con boards ad hoc equipaggiate con FPGA.
Vecchie boards per recuperare componenti custom da
utilizzare come spares per le boards PHI, piu`
complesse. Ora spares sufficienti fino a LS3.
• Riparazioni MiC, HVB, HV
– Solo 12 canali su 172200 non funzionano
– Recuperati ~3600 canali non funzionanti a fine run1
• Installato neutron/gamma shield (BPE+Pb 7mm) su
camere MB4 sulla sommita` di YB±2
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Budget manutenzioni e operation:
M&O-B
• Dall’integrale di spesa dal 2009-13 abbiamo notato un
residuo annuo del ~10%. Proponiamo di ridurre il budget
medio del 10% e inoltre una sostanziale riduzione nel 2015
e nel 2016 grazie all’utilizzo del residuo accumulato
– OK di CMS e dello Scrunity Group. All’RRB di Ottobre.
– Nel 2015, 357KSF anziche` 483KSF
• Dal 2015 contribuira` anche la Malesia
• Contributo richiesto a INFN: 182.5KSF (152KEur) (su Torino)
– La richiesta 2014 era di 229 Keur (-34%)
DT Phase1 Upgrade
•
In LS1 abbiamo spostato i Sector Collector crates, dove convergono tutti i dati e le
primitive del trigger, da UXC (dove c’era poca possibilita` di accesso in caso di
problemi) a USC (dove i SC sono sempre accedibili).
– Installati 3500 link ottici (fibre e relativi Tx-Rx) per riconnettere il rivelatore in UXC agli
SC in USC
– Operazione alla base dei futuri upgrades: tutti i dati e il trigger delle singole camere
diventano disponibili in USC
– Spesi 1308 KSF (INFN 550KSF)
– Milestone 2014, 30 Apr “DT system recommissioned” 100%
– Milestone 2015, 30 Giu “DT con sincronizzazioni e calibrazioni finali”
• Cominciata costruzione TWINMUX che colleghera` il sistema DT alla nuova
elettronica di trigger di CMS
– Prototipo di una board funzionante al CERN da Agosto 2014
– Un quadrante (slice) della meta` positiva del muon barrel (9-12 boards) sara` “splittato”
per poter runnare in parallelo a CMS nel 2015, per il debug e la valutazione della
performance
– Goal: Intero sistema TWINMUX (60 boards) installato nello shutdown invernale 20152016
– Costo totale stimato: 908 KSF (INFN 450KSF: tranche finale di 260KSFR (210KEur) nel
2015 (su Padova))
– Milestone 2014, 30 Nov “DT TWINMUX integration test with Track Finder Processor”
PASSED in advance (more work is going on to complete the test on the whole trigger
chain); milestone 2015, Dic “DT valutazione TWINMUX slice test”
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TwinMux – MuonBarrel TrackFinder
• 10Gbps Pseudo Random Pattern
sent by TwinMux and received
by MBTF on all 12 links
• No errors up to 10-15
Muon Barrel
Track Finder
12 Optical
Fibers
TwinMux
50% eye opening at BER < 10-12
Forthcoming activities:
• TwinMux – MBTF test with common
AMC13 clock
• Communication test with real protocol
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Muon LV1 Trigger (DT) Phase1 Upgrade
• Siamo strong partner nel DT Track Finder dal 1998. Nostro e`
l’algoritmo in uso, cosi` come alcuni elementi dell’HW (Barrel and
Wedge sorters). Continueremo a sostenere questo sistema fino allo
switch over al nuovo trigger (infrastruttura uTCA) a fine 2015.
• Nel nuovo LV1 trigger partecipiamo al FW del DTTF, che
inizialmente implementa in FPGAs la funzionalita` dell’HW del
vecchio DTTF. Tuttavia nel sistema DT upgradato, il TWINMUX ha un
ruolo “pivotal” nel curare inefficienze osservate nel DTTF, perche`
puo` avere in input le singole camere.
– Un unico Barrel Track Finder con inputs da DT,RPC,(HO) raccolti da un
sistema allargato TWINMUX. Similmente un Overlap TF (DT+CSC+RPC)
e un CSCTF (CSC+RPC(+GEM)). Boards aggiuntive finanziate da altri
paesi
– Costo per l’INFN: 110KSF (0.2% del costo del phase1 trigger upgrade)
(91KEur: 27 anticipati nel 2014, 64KEur nel 2015 su Padova)
Muon Barrel LV1 Trigger Phase1
upgrade: una motivazione
η=0.25
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Attuale algoritmo:
DT e RPC: sistemi
indipendenti e ridondanti:
• DTTF: hits in almeno due
camere DT allineati lungo
la stessa traccia
• PACT: Hits in 3 su 4 (o 4
su 6) camere RPC
allineati lungo la stessa
road
Dati 2010-2012: sia DTTF che PACT hanno separatamente
grande efficienza, MA si puo` sfruttare meglio la ridondanza
andando al trigger di singola stazione (DTxRPC nella stessa
muon station)
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η=0.25
TWINMUX avra` input sia DT che RPC. Il trigger di singola stazione (DTxRPC nella stessa
muon station) recupera il 10% di inefficienza nella gap tra le ruote 0 e ±1 , importante
a alti Pt.
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DT Phase2 Upgrade
• Le misure a disposizione indicano che le camere
supereranno il run2 per fornire una buona
performance anche per HL-LHC
• L’elettronica dei Minicrates (primo livello di RO e
trigger) installati sulle camere dovra` invece essere
sostituita.
• Costo totale dell’operazione: 5.8MSF (tutto M&S)
– Il costbook dettagliato e` stato scrutinato da CMS e
convalidato.
– DT Upgrade workshop a fine Novembre per la suddivisione
delle reponsabilita` e del R&D
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DT Phase2 Upgrade time profile, key
R&D issues
• “sostituzione” dei Minicrates nel Long Shutdown 3
(2022-23)
• Due R&D centrali nel periodo 2016-2019
– Sviluppo di FW per TDC ad alta risoluzione, veloce e
con piccolo fattore di forma al fine di inserire molti
canali in pochi FPGA rad hard
– Primi studi gia` iniziati in fase di stima dei costi
– Sviluppo di FW per ricostruzione degli hits dai valori di
TDC e per la verifica del loro allineamento lungo una
traccia da implementare in FPGA.
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Materiale aggiuntivo
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Background extrapolations to HL-LHC