[論文レビュー] VERITAS Data Acquisition

E. Hays|arXiv (Cornell University)|Oct 11, 2007

Advanced Data Storage Technologies参考文献 2被引用数 7

ひとこと要約

本論文では、VMEベースのフラッシュADCリードアウト、望遠鏡レベルのイベント構築、アレイレベルのデータ統合を統合したマルチステージアーキテクチャであるVERITASデータ取得システムを提示する。このシステムは、アレイ全体で正確なトリガー制御、同期、リアルタイムでのデータ品質モニタリングを可能にし、高レートのガンマ線観測に対して堅牢な性能を確保する。

ABSTRACT

VERITAS employs a multi-stage data acquisition chain that extends from the VME readout of custom 500 MS/s flash ADC electronics to the construction of telescope events and ultimately the compilation of information from each telescope into array level data. These systems provide access to the programming of the channel level triggers and the FADCs. They also ensure the proper synchronization of event information across the array and provide the first level of data quality monitoring. Additionally, the data acquisition includes features to handle the readout of special trigger types and to monitor channel scaler rates. In this paper we describe the software and hardware components of the systems and the protocols used to communicate between the VME, telescope, and array levels. We also discuss the performance of the data acquisition for array operations.

研究の動機と目的

• VERITASチェレンコフ望遠鏡アレイ向けにスケーラブルで高速なデータ取得システムを設計すること。
• アレイ内の複数の望遠鏡にまたがるイベントデータの正確な同期を確保すること。
• チャンネルレベルおよびアレイレベルでのリアルタイムデータ品質モニタリングおよびトリガー制御を実装すること。
• システム診断のための特別なトリガー種別およびチャンネルスケーラレートモニタリングをサポートすること。
• 非常に高エネルギーのガンマ線天文学のための信頼性が高く、高スループットなデータ収集を可能にすること。

提案手法

• 高帯域幅の信号デジタイゼーションのために、カスタム500 MS/sフラッシュADC電子回路をVMEベースでリードアウトする。
• 個々のチャンネルおよびトリガーからのデータを集約することで、望遠鏡レベルのイベントを構築する。
• すべての望遠鏡からのイベント情報を同期させることで、アレイレベルのデータ編集を調整する。
• VME、望遠鏡、アレイ制御システム間の通信に専用プロトコルを採用する。
• データ取得チェーン内にトリガープログラミングおよびFADC設定機能を統合する。
• チャンネルスケーラレートおよびイベント整合性のリアルタイム追跡を通じて、データ品質をモニタリングする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マルチステージのデータ取得システムは、マルチ望遠鏡のチェレンコフアレイ全体でどのように同期とデータ整合性を確保できるか？
• RQ2 ガンマ線観測のための高速でリアルタイムのデータ処理を支えるために、どのようなハードウェアおよびソフトウェアコンポonentsが必要か？
• RQ3 このシステムは、特別なトリガー種別をどのように処理し、高レート運用時におけるデータ品質をどのように維持するか？
• RQ4 VME、望遠鏡、アレイレベル間の信頼性ある通信を実現するためのプロトコルは何か？
• RQ5 アレイ運用におけるデータ取得システムの効果性を定義する性能指標は何か？

主な発見

• データ取得システムは、チャンネルレベルのトリガーおよびFADC設定に対する完全な制御を伴い、500 MS/sフラッシュADCを正常にサポートしている。
• アレイ全体でのイベント同期が高精度で維持されており、ガンマ線シャワーの整合的な再構築が可能である。
• チャンネルスケーラレートおよびイベント整合性の継続的追跡を通じて、リアルタイムでのデータ品質モニタリングが達成された。
• 特別なトリガー種別を効果的に処理でき、多様な観測モードをサポートしている。
• システムはアレイ運用状態下でも信頼性が高く、堅牢な性能を示しており、信頼性の高いデータ収集を実現している。
• VME、望遠鏡、アレイレベル間の通信プロトコルにより、低遅延で高信頼性のデータフローが確保されている。