20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni LHigh Level Trigger di CMS Pietro Govoni Universita di Milano-Bicocca e INFN Milano-Bicocca IFAE 2006

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 2 schema del talk HLT: necessita e strategia la struttura generale del trigger gli algoritmi e lidentificazione di oggetti fisici conclusioni

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 3 il flusso di dati a CMS dagli eventi misurati agli oggetti fisici

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 4 il trigger di alto livello: HLT la dimensione (1MB) ed il rate (100 kHz) degli eventi selezionati dal primo livello di trigger rappresentano una sfida senza precedenti il trigger di alto livello HLT di CMS e implementato in un unico passaggio, completamente a livello software, su una farm di PC commerciali

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 5 Vantaggi dellarchitettura sw il trigger software e molto flessibile e facilmente adattabile a canali di fisica nuovi offre massima liberta in quali dati utilizzare e nella sofisticazione degli algoritmi gode al massimo dei benefici dallo sviluppo tecnologico permette di minimizzare gli elementi costruiti in casa: costi ridotti e facilita di manutenzione (prodotti di mercato) levoluzione tecnologica dei calcolatori confrontata con le esigenze di CMS al tempo del DAQ TDR e previste per linizio della acquisizione dati (2007)

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 6 La farm di processing gli eventi L1 arrivano alle builder unit (BU) dai sotto-rivelatori, che formano gli eventi completi le filter unit (FU) richiedono il dispatch di eventi alle BU in modo asincrono e processano un evento per volta gli eventi selezionati vengono inoltrati ad uno storage manager (StoMan) che li salva su dischi di buffer

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 7 caratteristiche dellHLT ricostruisce e seleziona oggetti fisici (e,,,j,met,b,) legge levento completo (massima granularita ed accesso a calibrazioni ed allineamento) efficiente sui canali previsti per il programma di fisica di CMS piu generale possibile per salvare eventi inaspettati indipendente da una conoscenza precisa di calibrazioni ed allineamento deve essere possibile monitorarne le prestazioni utilizza algoritmi al piu possibile aderenti allanalisi off-line limitato dal tempo CPU necessario agli algoritmi, il rate di scrittura su supporto (100 Hz) dalla precisione nella calibrazione ed allineamento

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 8 Ricostruzione nel HLT regional reconstruction: applica gli algoritmi solamente alle regioni interessanti dei sotto-rivelatori (a partire dal livello 1) partial reconstruction: ricostruisce gli oggetti fisici quanto basta per selezionare gli eventi gli algoritmi sono suddivisi in sotto-livelli, per scartare il prima possibile gli eventi indesiderati gi eventi selezionati attraversano tutti i processi di selezione per essere suddivisi in stream successivamente

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 9 elettroni e fotoni basic cluster super-cluster il primo sotto-livello (L2) consiste nella ricostruzione dellenergia depositata in ECAL con cluster di cristalli contigui e nel recupero dellenergia irraggiata per bremsstrahlung con cluster di cluster lungo la direzione (supercluster)

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 10 lalgoritmo completo matching super-cluster pixel detector YES NO electron identification High E T cut YES NO photon identification jet rejection al livello L2.5 viene propagata la posizione dei supercluster al rivelatore a pixel se si trova una sovrapposizione, la traccia viene ricostruita con tutto il tracker altrimenti, si applica una soglia per discriminare fotoni

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 11 muoni LIVELLO 2 (solo rivelatori ) parte dai candidati L1 ricostruisce la traiettoria dallinterno verso lesterno con un Kalman filter secondo fit verso linterno forzato verso la regione di interazione risoluzione in Pt ~ 10% LIVELLO 3 (tracker) parte dai candidati L2 (regional reconstruction) ricostruisce la traiettoria nel tracker dallinterno con un Kalman filter fit globale, dopo aver risolto eventuali ambiguita risoluzione in Pt ~ 1.5%

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 12 cono attorno al muone (R=0.2) la soglia si applica sulla somma di P T delle tracce attorono al tranne la sua (da 2.0 GeV/c a 3.0 GeV/c) applicabile a L3 cono attorno al muone (R=0.2) con un cono di veto (R=0.07) la soglia si applica su E T = E T ECAL +E T HCAL (da 6.5 GeV a 9 GeV) applicabile a L2 i criteri di isolamento vengono implementati tre tagli di isolamento per sopprimere muoni provenienti da b,c,K, cono attorno al muone (R=0.2) e cono di veto (R=0.015) la soglia si applica sulla somma di P T delle tracce puntanti allo stesso vertice del L3 nei pixel (da 1.8 GeV/c a 3.8 GeV/c) applicabile a L2 o L3

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 13 getti lidentificazione dei getti e fatta con un algoritmo a cono iterativo, con lapertura R e la soglia di seed come parametri i parametri ottimali scelti sono R=0.5 e come soglia sul seed 2 GeV lenergia dei getti ricostruita va corretta per la non linearita nella risposta dei calorimetri ai pioni, per il rumore elettronico e per lenergia di pile-up a causa della molteplicita dellevento, soprattutto ad alta luminosita si generano fake jet, che vanno scartati il campo magnetico di CMS sposta ad alto particelle a bassa energia, alterando la distribuzione energetica dellunderlying event e del pile up il rate di getti a CMS e molto elevato, quindi sono necessari algoritmi di trigger composti che associno ai getti richieste su altri oggetti fisici

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 14 basato sullo studio del parametro di impatto regional reco e partial reco e necessario calcolare la posizione del vertice primario la ricostruzione della direzione dei getti e cruciale identificare neutrini E T miss identificata come la somma vettoriale delle torri al di sopra di 500 MeV selezione studiata per eventi del tipo A 0 /H 02 stati finali con un leptone e un getto, due getti o solo un getto getti molto sottili con un cono di isolamento attorno trigger associati

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 15 rate ed efficienze TriggerThreshold ( =90-95%) (GeV) Indiv. Rate (Hz) Cumul rate(Hz) 1e, 2e29, , 2 80, (40*25)943 1, 2 19, , 2 86, Jet * Miss-E T 180 * jet, 3-jet, 4-jet657, 247, e * jet19 * Inclusive b-jets Calibration/other10105 Channel Efficiency (for fiducial objects) H(115 GeV) 77% H(160 GeV) WW* 2 92% H ZZ 4 92% A/H(200 GeV) 2 45% SUSY (~0.5 TeV sparticles)~60% With R P -violation~20% W e 67% (fid: 60%) W 69% (fid: 50%) Top X 72% trigger rate individuali e cumulati per varie tipologie di selezione e relative soglie di accettanza efficienza di selezione del trigger per alcuni canali di fisica di riferimento

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 16 tempo CPU TriggerCPU (ms)Rate (kHz)Total (s) 1e/, 2e/ , , Jets, Jet * Miss-E T e * jet B-jets ~300 ms/evento su 1GHz Pentium-III CPU a bassa luminosita 50 kHz output di L1 necessarie 2,000 CPU

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 17 verso la presa dati la struttura dellHLT di CMS e sempre piu tangibile, sia dal punto di vista hardware che software

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 18 problemi aperti sara necessario uno studio attento dei tempi di accesso on-line ai raw data gli algoritmi esistenti andranno raffinati e nuovi algoritmi implementati in funzione dei primi dati nuove selezioni con oggetti combinati saranno implementate, aumentando i tempi di calcolo gli effetti dovuti al fascio nella macchina (beam halo) andranno tenuti in considerazione nelle selezioni gli attuali algoritmi saranno continuamente migliorati con attenzione al tempo di calcolo impiegato dai processi durante la presa dati sara nota con precisione loccupancy degli eventi e, di conseguenza, leffettiva velocita degli algoritmi (regional reconstruction)

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 19 conclusioni LHLT di CMS deve essere in grado di gestire un altissimo flusso di dati riducendo il rate di L1 da 100 kHz a 100 Hz La selezione deve essere efficiente, inclusiva, stabile e flessibile per salvare al meglio soltanto i dati interessanti per la fisica e stata scelta una architettura software, implementata su una farm di computer commerciali questo modello e stato testato sia sul piano algoritmico che del computing la sua struttura permettera una precisa messa a punto del rivelatore dallinizio della presa dati

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 20 ringraziamenti mille grazie a Giovanni Franzoni, Emilio Meschi, Michele Michelotto, Marco Paganoni, Lucia Silvestris, Marco Zanetti che cosa succede fuori CMS

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 21 immagini

20 aprile 2006IFAE 2006Pietro Govoni Pag 22 tempo CPU: previsioni TriggerCPU (ms) Rate (kHz) Total (s) 1e/, 2e/ , , Jets, Jet * Miss-E T e * jet B-jets ~300 ms/event on a 1GHz Pentium-III CPU Physics start-up (50 kHz LVL1 output): need 15,000 CPUs Moores Law: 2x2x2 faster CPUs in 2007 ~ 40 ms in 2007, ~2,000 CPUs ~1,000 dual-CPU boxes in Filter Farm