Architettura HLT
Implementati software -> Riutilizzo del codice offline.
Qualche differenza: (eventi on-line persi per sempre, ambiente multithread
SCARTARE EVENTI ASAP
(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 “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)
ATLAS/CMS
Workshop
Bologna 24/11/2006
Hz
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 rate O(100) Hz
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
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
CMS ha un concetto simile
implementato software. Solo hits in roi
sono ricostruiti, calibrati. Algoritmi HLT
da semi LVL1
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
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
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
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
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Lum=2.1033
b->mX
Muon HLT: ATLAS
EF
Selection
2 s latency time
LVL2 Selection
10 ms latency time
Isolation
MS+CALO
MS+ID
MS
StandAlone
Offline Algo
“wrapped”
MS+ID
MS SA
MS+ID (JPsi)
MS Extrapolated
MS+CALO
Resolution (%)
m(6) @ 1033
~23 Khz
75 KHz
7
MS+ID
B Physics processor
~2 kHz
~ 200 Hz
Output EF Rate L=1033 ||<1
MS StandAlone
Resolution with 200mm
mis-alignment
6
5
4
ATLAS/CMS Workshop
0 24/11/2006
20
40
Bologna
Resolution with
“perfect” alignment
60
80
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
6 8 10
20
Soglie (GeV)
Eff vs PT
Muon HLT: ATLAS
Rate per mu6 L=1033 (Hz)
||<1
Bkg
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
LVL1
/K
LVL2
(MS+ID)
EF
11000
2700
1100
600
b
1600
750
680
580
c
900
400
350
290
3
3
3
3
13500
3800
2130
1500
W
Tot
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
LVL2
(MS)
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Electron/Gamma HLT: ATLAS
E/P (Elettrone)
Offline vs EF
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
Trigger Eff for H->(MH=120) wrt offline selection
Trigger
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
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
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Rates per 1033
Electron/Gamma HLT: CMS
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Electron/Gamma HLT: CMS
Final Rates
(Hz) L=2.1033
Bkg
Signal
Eff (%)
1e26
10 (W->en)
2e15
1 Z->ee
0
1g80
2 (-jet)
2
5
2g35:20
Total
Tempi (L=1033):
Conversioni dati:
~4ms (unpacking
non incluso)
L2 Calo: 150ms
L2.5: 32 ms
ATLAS/CMS Workshop
L3: 100ms
Bologna
24/11/2006
Eff H-> (MH=115)
0
23
43
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
 Fid
Offline
LVL1
90.8
92.3
LVL2
98.7
99.4
LVL2.5
93.4
99.1
LVL3
92.0
92.0
Overall
77.0
83.7
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
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Commissioning: Presente
Deployment della farm HLT a ATLAS
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
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`
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Commissioning: Futuro
HLT “Staged” sia per ATLAS che per CMS
ATLAS 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)
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)
Run 2007 (√s=900 GeV)
Per ATLAS studiare la possibilita`di LVL2
in full scan con tutto lévento (no RoI)
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
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)
LVL1
4 kHz
5 kHz
O(1) Hz
O(10Hz)
O(10Hz)
Table HLT
PS100 & HLT trasp
PS100 & HLT trasp
HLT transparent
HLT transparent
HLT transparent
CMS Run 2007
LVL1 Selezione Minimum Bias 4kHz
ATLAS/CMS Workshop
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Bologna
24/11/2006
HLT
Selezione
su emulazione algoritmi
LVL1 per diminuire il rate a O(100) Hz
HLT
40
50
O(1)
O(10)
O(10)
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)
noise pixel point occupancy
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
min bias pixel point occupancy
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
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 Tevatron
Segnale 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...)
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
Tabella di Trigger: Run 2008
OVVIAMENTE PRELIMINARE
HLT Trigger Table @ 10^31: Esempio ATLAS
Trigger
mu4
LVL1
Rate
HLT
HLT
Rate
1000
PS|HLT
mu15
50
Trasp
em10
5400
em25
Trigger
4
LVL1
Rate
HLT
HLT Rate
1750 PS
3.5
PS
50 j20
10 j40
400 PS
2.7
240
PS
j60
100 PS
3.3
em25i
65
Trasp|HLT
65|10
J80
40 PS
4
2em10
570
PS
10
J100
15 Trasp
15
2em20
80
Trasp
80
2j90
7 Trasp
7
2em20i
3
Trasp
3
XE30
500 PS||HLT
10
study
study
study
SUMET300
1000 PS||HLT
10
TAU10i
7000 PS&HLT
10
2 Trasp
2
90 PS|HLT
5
2em7
Totale HLT <250 Hz
Sostenibile da Atlas
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
J60+XE30
Em25+XE20
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
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
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
1
2 3
4 5 6 7
PT (GeV)
8 9 10
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
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Start with the inclusive jet
Apply
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
spectrum
Prescales
Get triggered jet
spectrum
Misura Efficienze HLT:
Esempio Muoni
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.
For (µ20)>70% statistical
uncertainty after 30min at
L=1033cm-2s-1: ~1-2%
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
CMS Tabella di Trigger: L=1033
CMS Total HLT Rate ~120 Hz (L=1033)
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
ATLAS Tabella di Trigger:
L=2.1033
Oggetto di Trigger
Soglia (GeV)
Rate (Hz)
Muone Isolato
20
Doppio Muone
10
Elettrone Isolato
25
Doppio Elettrone Isolato
15
Fotone Isolato
60
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
2m6 mB/mJ/y
~10
~40
~40
~25
Tau jet inclusivo
Di-tau-jet
Elettrone + jet
b-jets inclusivo
B-physics
Altri (pre-scales, calibration, …)
Totale
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
~20
~ 200
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti
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
ATLAS/CMS Workshop
Bologna 24/11/2006
Marco Dalla Valle/Antonio Sidoti