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Architettura HLT

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.

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Architettura HLT

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Presentation Transcript

  1. 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) SCARTARE EVENTI ASAP Livelli “Logici” EVENT BUILDING Level-2.0 Ricostruzione e selezione standalone Muon and Calo selection. L1seeded Level-2.5 Match con pixel (e/ e muoni) Level-3 Ricostruzione di qualità “offline” con Algoritmi e calibrazioni più accurate Output rateO(100) Hz Livelli “Hardware” Level-2 Le 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 Filter Dopo Event Building. Tutto l’evento è accessibile (latenza 2s). Ricostruzione di qualità offline. Accesso a calibrazioni più raffinate Output rate O(100) Hz Architettura HLT

  2. Region of Interest: RoI (ATLAS) Divide et Impera RoI concept specific to ATLAS • 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 CMS ha un concetto simile implementato software. Solo hits in roi sono ricostruiti, calibrati. Algoritmi HLT da semi LVL1

  3. Lum=2.1033 b->X Muon HLT: CMS Seed da LVL1 Ricostruzione standalone nelle camere a muoni (Risoluzione ~10%) Isolamento nei calorimetri (meno efficiente con elevata lum). Selezione di m da W/Z e top Pixel matching (problematico in scenario staged) Isolamento con pixel Track matching e fitting (Risoluzione ~ 1%) Isolamento con tracce (CPU consuming) Tempi (L=1033): Conversioni dati: da 0.7ms-2.4ms (unpacking non incluso) L2 Calo: 600 ms Isolamento: 100 L3: 420 ms Isolamento Pixel/Track 65ms/190ms

  4. EF Selection LVL2 Selection 10 ms latency time 2 s latency time Offline Algo “wrapped” MS+ID MS StandAlone MS SA MS+ID MS Extrapolated MS+ID (JPsi) MS+ID MS+CALO (6) @ 1033 ~23 Khz 75 KHz ~2 kHz ~ 200 Hz Output EF Rate L=1033||<1 7 Resolution with 200m mis-alignment 6 Resolution (%) 5 4 4 Resolution with “perfect” alignment 0 20 40 60 80 6 10 Soglie (GeV) 8 20 Muon HLT: ATLAS Isolation MS+CALO B Physics processor MS StandAlone

  5. Eff vs PT Rate per mu6 L=1033 (Hz) |h|<1 Bkg LVL1 LVL2 (MS) LVL2 (MS+ID) EF /K 11000 2700 1100 600 b 1600 750 680 580 c 900 400 350 290 W 3 3 3 3 Tot 13500 3800 2130 1500 Muon HLT: ATLAS Migliore risoluzione-> Curva di efficienza più ripida in prossimità di soglia Decadimenti in volo/K soppressi Tempi totali LVL2 <10ms In particolare LVL2 SA~2ms

  6. E/P (Elettrone) Offline vs EF Trigger Eff for H->(MH=120) wrt offline selection Trigger 220 160 220||160 LVL1 91.4 370 Hz 84.5 132 Hz 97.0 LVL2 86.2 26 Hz 81.6 70 Hz 94.6 EF 81.6 8 Hz 69.1 55 Hz 91.0 Rates per 1033 Electron/Gamma HLT: ATLAS HLT Trigger slice electron/gamma inizia con ricostruzione calorimetrica: (<t>~3.2 ms) Track matching (per elettrone) Si+TRT ~ 15 ms+ 5 ms H->invariant mass @ Trigger Level

  7. Electron/Gamma HLT: CMS

  8. Eff H-> (MH=115) Final Rates (Hz) L=2.1033 Signal Bkg Eff (%)  Fid Offline 1e26 10 (W->en) 23 LVL1 90.8 92.3 2e15 1 Z->ee 0 LVL2 98.7 99.4 LVL2.5 93.4 99.1 1g80 2 (-jet) 2 LVL3 92.0 92.0 2g35:20 0 5 Overall 77.0 83.7 Total 43 Tempi (L=1033): Conversioni dati: ~4ms (unpacking non incluso) L2 Calo: 150ms L2.5: 32 ms L3: 100ms Electron/Gamma HLT: CMS

  9. Commissioning: Passato • Combined Test beam nell'Estate 2004 • Vari test: • funzionalita` della catena di trigger HLT • meccanismo di accesso ai dati • LVL2 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

  10. Commissioning: Presente Deployment della farm HLT a ATLAS

  11. Commissioning: Presente Farm HLT sistema complesso Nel 2006 quattro “run tecnici” per “girare” un sottoinsieme realistico di farm HLT che comprende il sistema HLT intero ReadOutSystem, L2 Processing Unit, SFI e Event Filter Processing Unit 48 ore di run -> Stabilita`, error recovery, operation, stabilita`, scalabilita`

  12. HLT “Staged” sia per ATLAS che per CMS LVL1 LVL2 EF 2007-2008 45 kHz (dipende dai soldi) 1kHz O(200Hz)(1,5 MB/evt) Nominal 75 kHz (100 kHz con deadtime) 2 kHz O(200Hz)(1,5 MB/evt) ATLAS Per ATLAS studiare la possibilita`di LVL2 in full scan con tutto lévento (no RoI) LVL1 4 kHz 5 kHz O(1) Hz O(10Hz) O(10Hz) HLT 40 50 O(1) O(10) O(10) Table HLT PS100 & HLT trasp PS100 & HLT trasp HLT transparent HLT transparent HLT transparent ATLAS Run 2007 Minimum Bias based on MTBS, Lucid or Pixels Zero bias (prescaled 100) Muon: Max windows (only phi projection) pt>~5GeV Calo: EM or Tau (Pt>10 GeV) Jet +MET (Pt>25 GeV) Commissioning: Futuro CMScon 1 (2007) poi 4 (2008) DAQ slices (nominali 8 in 2010) L1 rate 12.5 kHz (2007) 50 kHz (2008) 100 kHz(2010) Run 2007 (√s=900 GeV) Commissioning di detector e trigger PileUp, fondi e tempi non saranno un problema HLT in modo “trasparente”: Algoritmi vengono eseguiti ma nessuna selezione Selezione Min Bias a LVL1 o HLT CMS Run 2007 LVL1 Selezione Minimum Bias 4kHz HLT Selezione su emulazione algoritmi LVL1 per diminuire il rate a O(100) Hz

  13. min bias pixel point occupancy noise pixel point occupancy Run 2007 Eventi minimum bias interessanti per Fisica: Capire Underlying Event in MC generators (Pythia TuneA @ CDF), paragone con UA5 Selezione 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 fisica Oltre 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)

  14. Run 2008 √s=14 TeV Lum=1030-1031 Tabella di trigger deve soddisfare diverse richieste: Rivelatori: Continuare commissioning del rivelatore Campioni per calibrazioni, alineamenti, fondi strumentali, studi del rivelatore Fisica: Campioni di controllo (per stime di fondi dai dati) Segnale per fisica SM: Fisica W/Z J/y,U, top :overlap con TevatronSegnale per Fisica BSM: (Bs->mm, 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 futuro Macchina: Condizioni di fascio di LHC cambieranno molto (numero di bunch, luminosita`, qualita` dei fasci, etc...)

  15. HLT Trigger Table @ 10^31: Esempio ATLAS Trigger LVL1 Rate HLT HLT Rate Trigger LVL1 Rate HLT HLT Rate mu4 1000 PS|HLT 4 j20 1750 PS 3.5 mu15 50 Trasp 50 j40 400 PS 2.7 em10 5400 PS 10 j60 100 PS 3.3 em25 240 PS J80 40 PS 4 em25i 65 Trasp|HLT 65|10 J100 15 Trasp 15 2em10 570 PS 10 2j90 7 Trasp 7 2em20 80 Trasp 80 XE30 500 PS||HLT 10 2em20i 3 Trasp 3 SUMET300 1000 PS||HLT 10 2em7 study study study TAU10i 7000 PS&HLT 10 J60+XE30 2 Trasp 2 Totale HLT <250 Hz Sostenibile da Atlas Em25+XE20 90 PS|HLT 5 Tabella di Trigger: Run 2008 OVVIAMENTE PRELIMINARE

  16. Efficienza vs PT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PT (GeV) Run 2008: Selezione a Bassa Soglia 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 alte Implementare in HLT trigger specifici per J/Psi. (Sia J/Psi->mm che J/Psi->ee) ATLAS J/Psi->mumu LVL1 richiede 1mu4 LVL2 apre RoI abbastanza grandi per selezionare secondo mu sotto soglia in ID. Richiesta di matching con almeno un hit nel MS Eff = 70% per rate LVL2 ~10Hz

  17. Start with the inclusive jet spectrum Apply Prescales Get triggered jet spectrum Run 2008: Trigger Jet Importante avere distribuzione in PT con 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 Esempio CMS Esempio ATLAS. Spettro in PT di Jet inclusivi

  18. Misura Efficienze HLT: Esempio Muoni For (µ20)>70% statistical uncertainty after 30min at L=1033cm-2s-1: ~1-2% Misura dell'efficienza vs PT della selezione HLT muoni Misura efficienza LVL2: Selezionare eventi con EF/LVL3 e controllare il risultato LVL2 Misura efficienza EF/LVL3: Viceversa Metodo 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.

  19. CMS Tabella di Trigger: L=1033 CMS Total HLT Rate ~120 Hz (L=1033)

  20. ATLAS Tabella di Trigger: L=2.1033 Oggetto di Trigger Soglia (GeV) Rate (Hz) Muone Isolato 20 ~40 Doppio Muone 10 Elettrone Isolato 25 ~40 Doppio Elettrone Isolato 15 Fotone Isolato 60 ~25 Doppio Fotone Isolato 20 Singolo Jet, 3 Jet, 4 Jet 400, 165, 110 ~25 Jet + Energia mancante 70, 70 ~20 Tau + Energia mancante 35, 45 ~5 Tau jet inclusivo Di-tau-jet Elettrone + jet b-jets inclusivo B-physics 26 mB/mJ/y ~10 Altri (pre-scales, calibration, …) ~20 Totale ~ 200

  21. Conclusioni 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

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