Transcript 測定器開発室・DAQレビュー

測定器開発室・DAQレビュー
２００６年１１月１５日
午後１時から３時まで
KEK４号館３階会議室２（TV会議）
KEK 安 芳次
内容
• 経過報告
– 中性子DAQ
– ミュオンDAQ
– SiTCP
– DAQミドルウエア
• Eclipse開発環境の紹介
• 今後の活動
経過
• 中性子DAQ
– 今年１月にプロポーザルを書いて、測定器開発
室に提案
– ３月に中性子施設をお借りしてネットワーク型
DAQ（Copperシステム）の有効性テスト実験が
行なわれた
– J－PARC用中性子DAQの仕様検討を始めた
– その後、中性子DAQは２００８年４月のDay1に向
けてSiTCPとDAQミドルウエアを採用する話が急
速に進み、詳細仕様の検討中
経過（続き）
• ミュオンDAQ
– 今年１月にプロポーザルを書いて、測定器開発
室に提案
– その後、ラザフォード（RAL）でのテスト実験やソ
フトウエアのための会議を何度か行った。
– RALでのテスト実験が１２月に決まってから、使
用するFinesseボード、PMC版SiTCPボードの選
定および開発を進め、
– 現在、KEK４号館２階にテストベッドを組み上げ、
最終チェックを終えた（輸送の準備中）
中性子DAQ
• SiTCPベースの読み出しモジュールおよびDAQミド
ルウエア（検出器制御ソフトウエア）の採用
– 従来のヒストグラムモードに加え、イベントモードでデータ
収集（データ解析の幅が広がったー＞モデレータや試料
環境の時間付きデータとも照合可能）
– 従来のVME読み出しに加え、SiTCPを使った並列処理
（ビームインテンシティが上がってもOK)
– 従来のLABViewに代わりDAQミドルウエアを使うことで、
負荷分散などのデータ収集の再構成が容易になった
J-PARC中性子のDay-1装置群
低エネルギー分光器
(CNDCS) 3He 1D-PSD
新材料解析装置(残留
応力装置)一次元シンチ
レーション検出器
4次元空間探査装置(4SEASONS)
(科研費)
茨城県生命物質構
造解析装置
茨城県材料構造解
析装置
超高分解能粉末装置(KEK)
従来の中性子DAQ
control compute r
SCSI-VME mod ule
PSD2 K module
Da ta
Acqusi tion
Software
other comp uters
(Lab View)
SCSI
Ma cintosh or wind ows95
f lat cable s
VME po we r rack
Kicke r p ulse
hig h vo lta ge ~ +2 000 V
10cm
60cm
PSD amplifier unit
データ量の増大により、読み出しの並行処理化が課題
中性子ビームラインの実験制御システム（ハードウェア）
CPU DAQ
Sample environment
CPU
D-Ana+UI
CPU DAQ
Beamline components
CPU
UI
Spectrometer
Vacuum
vessel
Beamline
collimator
Neutron
beam
Neutron
guide
Beam
monitor
Sample environment
control instrument
Sample
Detectors
Vacuum gauge
T0 chopper
Chopper
Monitor camera
Water leak sensor
Gas
sensor
Beamline LAN
Vacuum gauge
CPU DB
Thermometer
Hygrometer
DAQ Electronics
CPU
DAQ+D-Red
CPU Logging
DAQ data storage
Timing, Inhibit
Module
Storage Area Network
制御端末：CPU UI
検出器制御サーバ：CPU DAQ
Working desktop
コマンド
データ集積・制御システム DAQミド
ルウェア
フレームワーク
コマンド
イベント
データ
SiTCP
ストレージ
検出器
検出器エレクトロニクス
アンプ
ディスクリ
Time clock
T0 trigger
Veto
PSDモジュール
ゲート
モジュール
中性子DAQ用SiTCPモジュール
• 共同で新しいDAQボードを開発
• 既存のADCカードを使用できるVMEカード
– 中性子（佐藤さん）の製作
• データ転送をSiTCPで行う
中性子DAQ用SiTCPモジュール
（続き）
• 現状
– 開発したボードをデバック中
– 幾つかの問題
• 佐藤さんが解決
– 今月中には動作確認を終了する予定
• 今後
– ボードの改版
– ソフトウエア・インタフェースの決定
中性子DAQ用DAQミドルエア
• 検出器制御ソフトウエアにDAQミドルウエア
を組み込む。下記のインターフェースを持つ。
– 全体制御インターフェース
– SiTCPからのモジュール制御インターフェース
– ストレージインターフェース
検出器制御ソフトウエア（案）
データポート
ステータスポート
コントロールポート
全体制御
インターフェース
SiTCP
SiTCP
読み出し
SiTCP
SiTCP
読み出し
SiTCP
ネットワーク 読み出し
モジュール
読み出し
制御インターフェース
データ集積
エレクトロニクス
ストレージ
インターフェース
検出器制御ソフトウエア
データの流れ
データの流れ制御
データ
ストレージ
システム
オンライン
モニタ
全体制御
インターフェース
データ量の計算
• 中性子の発生率から
– １０＊＊９カウント/秒で最大中性子が発生する。
検出器にかかる中性子は１０＊＊７カウント/秒程
度。１イベントのサイズは８０ビット（１０バイト）だ
から、１０＊＊７イベントは１００Mbyteｓ/秒。５台
のPCで読むので、１つのPCあたり２０Mbytes/秒。
• エレキの性能から
– 30kcps x 10bytes/event x 8本 x 20枚 =
48Mbytes/秒
ハードウエア構成（案）
中性子全体ネットワークへ
DAQローカルネットワーク
全体制御インターフェース
ストレージネットワークへ？
ス
イ
ッ
チ
ハブ
モジュール制御インターフェース
＋
ストレージインターフェース
ミュオンDAQ
• RALでのテスト実験
– １２月初旬から中旬にかけビームテスト
– AMT3 Finesseモジュール
– CopperベースPMC版SiTCPモジュール
RALでの実験エレキセットアップ
ビームのt0
CPUカード
48チャネル
TDC
検出器から
48チャネル
TDC
トリガーカード
Ethernet
SiTCPカード
PCへ
ゲ
ー
ト
ジ
ェ
ネ
レ
ー
タ
ス
ケ
ー
ラ
NIM信号でもらえるt0を32μ秒遅らせて
トリガーカードの「TRIG」に入る
（コモンストップ）。
ミュオンDAQ用Copperボード
CPUボード
AMT3Finesse
AMT3Finesse
Triggerボード
SiTCPボード
ミュオン（KEK-MSL）
現状と今後
• 現状
– PMC-SiTCPの動作確認
終了
– RAL実験へ
• 今後
– 実験の結果を見てシステ
ム検討へ
SiTCP報告ー内田さん
DAQミドルエア報告
• 産総研との共同研究
• RTミドルウエアの機能・性能の改善
産総研との共同研究
• 機能・性能の改善
• ２つの柱
– RTミドルウエア －知能システム研究部門
– DAQStudio（RTStudio) －情報技術研究部門
• Eclipse開発環境の利用（あとで議論する）
RTミドルウエアの機能・性能の改善
• RawTCPInPort/OutPortの開発
– コマンド・ステータスパスはCORBAオブジェクト
– データパスはTCPソケット
• Buffer等の改良
– ブロックReadおよびブロックWriteの機能追加
Eclipse開発環境の紹介
• C/C++やPythonの開発環境として使える
– CDT、PyDev
• CVSもプラグインできるのでソースコードの管理も可
能
• UMLなど設計ツールなど幅広いプラグインが利用
可能
• 単なる開発環境ではなく、運用システムもリッチクラ
イアントとして生成可能
• さらにGUI、データベース、WEBツールを駆使してそ
れらを連携することも可能
UML Tool
• UMLツールを
使って、DAQ
のテンプレー
トを自動生成
する
C/C++ Development Tool
• DAQテンプ
レートを元に
DAQコンポー
ネントを開発
デバッグする。
RTC-Link
• DAQコンポー
ネントをつな
いでテストし、
接続情報など
を保存して、
実験毎にユー
ザDAQを提
供する。
Eclipse開発環境の有用性
• Eclipse開発環境の意味
– 従来は開発と運用が分離されていたが、Eclipseでそれを統合できる
• Eclipse開発環境のメリット
–
–
–
–
–
いろいろなプラグインを利用して統合環境を作れる
C/C++・Pythonベースのソフトを開発するとき、GUIデバッガが使える
CVS（or SVN）でコード管理できる
その他のプラグインを使ってGUIやデータベースを研究開発できる
リッチクライアントでユーザ毎のシステムを提供できる可能性を秘め
ている
– アップデートが自動化できる
• Eclipse開発環境のデメリット
– 開発環境自身が重い（メモリとCPUパワーが必要）ー＞お金で解決
– いろいろなプラグインがありバージョンあわせが大変ー＞バージョン
チェックを行なった統合パッケージが出てきている
今後
• 測定器開発室DAQプロジェクトとして
– Day1に向けて中性子DAQの建設
– RALでのミュオンDAQテスト実験を成功させる
– HyperSuprimeCam（すばる）への参加を検討
• SiTCPの展開
– 実システムへの実装、動作検証
• DAQミドルウエアの展開
– 産総研との共同研究とDAQミドルウエアの研究開発
– 新たな実験に適用をめざす
• DAQワークショップ（２００７年３月？）
メモ
• Eclispeは何に使う？開発のみか？それとも開発と運用か？
－＞後者だ。
• Eclipseでの運用はEclipseが重くてむりなのでは？－＞リッ
チクライアントという枠組みがあり、必要な部分を取り出して
アプリケーションにすることができる。それだと軽い。
• EclipseはC++やPythonでも利用できるのはわかるが、Java
のようにリッチなサービスがないのでやるならJavaでGUIを
作るのがいいのでは？－＞それも１つの解である。
• RTミドルウエアのメインテナンスはどうなるのか？－＞産総
研では課題になっているが、まだRTミドルウエアをフリーにし
ていないし、メインテナンス体制も決まっていない。先月の９
月に世界標準になったばかりなので、そのうちにふりーにな
りメインテナンス体制も決まってくるだろう。
メモ
• ミュオングループとしては、物質・生命科学の分野ばかりでな
く、５０Gevを含むJ-PARC全体の標準になってほしい。－＞
今後、可能なところから広げてゆきたい。
• Eclipse開発環境を導入し今後展開してゆくことについてどう
か？－＞やっていることもいいし、方向もいい。
• ただ、ユーザは使いたいがまだ使えない状況にある。何とか
いい体制がつくれないものか？－＞RTミドルウエアがまだフ
リーとなっていないのでいますぐは無理だが、いずれフリーと
なるのでそれに向けてRTミドルウエアベースのDAQミドルウ
エアを発信して誰でも利用できるような体制に持ってゆきた
い。
メモ
• SiTCPを他の人が使うにはどうしたらいいか？－＞いずれ
ASICにして供給してゆきたい。
• ２００７年３月にDAQコンファレンスを開きたいー＞OK
• ２００９年にreal time conferenceを中国か日本で開くことに
なる。今の状況では日本になる可能性が高く、パトリック（主
催者）は関西でやりたいといっている。日本でやるように話を
進めたいが、KEKでやることともバックアップとしたい。リモー
トでの協力をお願いしたい。
• ちなみに２００７年のreal time conferenceはFermiで、４月２
９日から５月４日まで行なわれる。前回はKEKから一人も来
なかったので、今回は是非来てくれるようにお願いしたい。
バックアップ
Components
全てのユーザーのアクセスremote
access”と見なすこともできる（？）なら、
わざわざコンポとする必要はないかも
Remote access
Security
白抜きのコンポは未実装であることを示す。
Collaboratory
Network
“Network”はVLAN切替等の
ソフトのこと
Working desktop (Python)
Experiment
Logging
Devices
DAQ
Analysis
GnuPlot
Reduction
Data File
Admin DB
Simulation
Visualization
Analysis
Experiment DB
IRIS exp,
Matlab,
etc
Ab Initio
Monte-Carlo
etc
Data fileへのアクセスとsecurityの関連
は??
SAN / Grid Storage
Data Fileは、NeXus準拠にする可能性あり