ALICE MOOD

ALICE MOOD Türkçe Kullanım Kılavuzu 20-7-2003 İndirgenmiş Yüksek Lisans Tezi Özgür Çobanoǧlu ÖNSÖZ Nükleer Fizik Anabilim Dalı Başkanı Prof. Dr. Baki Akkuş’ a danışmanım olmayı kabul ederek bu çalışmayı olanaklı kıldıǧı için teşekkür ederim. Kendisinin saǧladıǧı rahat düşünme olanaǧı olmasaydı bu tez çalışmasının bu haliyle sonuçlanması mümkün olmazdı. Türk Fizik Derneǧi eski başkanlarından Prof. Dr. Mustafa Nizamettin Erduran’ a yıllar süren yol göstericiliǧi ve yaptıklarımın önemli bir bölümünde payının bulunmasından dolayı minnettarım. Çalışmalarımda ve günlük yaşamımda farkında olarak ya da olmayarak uyguladıǧım ve uygulattıǧım, pek çok şeyi kendisinden öǧrendim. Yararlandıǧım bilimsel ve teknik birikiminin yanında, fikirleri ile daha güvenli ve isabetli hareket etme olanaǧı buldum. Sıradan bir doǧa olayının içindeki mucizeleri göstererek, geçirdiǧimiz soru işaretleri ve çelişkilerle dolu rahatsız günlerden sorumlu olan Yrd. Doç. Dr. Gürkan Çelebi’ ye, benim için örnek olduǧundan dolayı, teşekkür ederim. Çalışmalarım sırasında en sıkışık zamanlarında dahi içten yardımlarını esirgemeyen ve huzurlu bir çalışma imkanı saǧlamak için ellerinden geleni yapan hocalarım, Prof. Dr. Ergun Gültekin, Doç. Dr. Melih Bostan ve Yrd. Doç. Dr. Sehban Kartal’ a teşekkürü borç bilirim. Avrupa Nükleer Fizik Araştırma Merkezi’ ndeki (CERN) çalışmalarım sırasında bana ev sahipliǧi yapan ALICE DAQ grubuna, her an ilgisi ve yol göstericiliǧiyle yanımda olan proje lideri Pierre Vande Vyvre’ a, grup lideri Wisla Carena’ ya ve DATE izleme kütüphaneleri üzerinde beraber çalıştıǧımız, yardımları ve davranışlarıyla beni yeni bir profesyönel tavır ile tanıştıran Roberto Divia’ ya teşekkür ederim. Her zaman verdikleri olumlu enerji ile pek çok şeyi olanaklı kılan ailem Nimet Türker, Fitnat Türker, Onur Çobanoǧlu ve Tanya Aycan Başer’ e en içten dileklerimi sunarım. I İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ I İÇİNDEKİLER II ŞEKİL LİSTESİ IV TABLO LİSTESİ VI TÜRKÇE ÖZET VII İNGİLİZCE ÖZET VIII 1 GİRİŞ 1 2 MALZEME VE YÖNTEM 2.1 Tetik Mekanizması . . . . . . . . . 2.1.1 Merkezcil Çarpışmalar . . . 2.1.2 Tetik Dedektörleri . . . . . 2.1.3 Di-Müon Tetiǧi . . . . . . . 2.1.4 L0 ve L1 Tetikleri . . . . . . 2.1.5 L2 Tetiǧi . . . . . . . . . . . 2.1.6 Genel Tetik Mekanizması . . 2.1.7 Sayım Hızı . . . . . . . . . . 2.2 Veri Toplama ve Kontrol Sistemi . 2.2.1 Veri Toplama Sistemi Yapısı 2.2.2 Deney Sonrası Analiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 9 9 10 10 11 11 12 14 14 18 3 BULGULAR 3.1 ALICE MOOD - Monitor Of On-line Data 3.1.1 Dizin Yapısı . . . . . . . . . . . . . 3.1.2 Gereksinimler . . . . . . . . . . . . 3.2 Grafik Arayüz Kullanımı . . . . . . . . . . 3.2.1 Kaynak Kodun Derlenmesi . . . . . 3.2.2 Sistem Ayarları . . . . . . . . . . . 3.2.3 Dosyadan İzleme . . . . . . . . . . 3.2.4 Canlı İzleme . . . . . . . . . . . . . 3.2.5 Ana Pencere Göstergeleri . . . . . . 3.2.6 İkincil Pencereler . . . . . . . . . . 3.2.7 Saklı İşlevler . . . . . . . . . . . . . 3.2.8 TPC Dedeksiyon Prensibi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 21 22 23 23 23 25 27 28 31 32 34 37 II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 3.2.9 ALTRO Tablosu . . . . Kaynak Kodu Kullanımı . . . . 3.3.1 MOOD Class Kullanımı 3.3.2 MOOD Fonksiyonları . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 39 39 47 4 TARTIŞMA VE SONUÇ 53 5 KAYNAKLAR 55 III List of Figures 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 27 Km uzunluǧundaki LHC. . . . . . . . . . . . . . . . Yeraltında bulunan LHC deneylerinin genel görünümü. CERN hızlandırıcılarının genel düzeni. . . . . . . . . . ALICE dedektör sisteminin genel görünüşü. . . . . . . TPC dedektör sisteminin genel görünüşü. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 4 6 Tetik mekanizması blok diyagramı. . . . . . . . . . . . . . . . . . . QGSFM modeline göre FMD-MCP dedektör sisteminin ikinci diskinde ölçülmüş multiplisiti deǧerinin, impak parametresinin fonksiyonu olarak deǧişimi (solda) ve impak parametresinin bir fonksiyonu olarak, ZDC dedektör sisteminde, QGSFM modeline göre ileri enerji deǧişimi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Genel tetik mekanizması. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Veri Toplama Sistemi Genel Blok Diyagramı. . . . . . . . . . . . . . 2.5 Veri Toplama Sistemi Arayüzü. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 MOOD Dizin Yapısı. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DATE Kontrol Ana Penceresi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MOOD’ un çalışabileceǧi en eski ROOT sürümünün açılış mesajı. . ALICE MOOD Ana Pencere Görüntüsü. . . . . . . . . . . . . . . . MOOD sistem ayarları ve fonksiyonları için oluşturulmuş kullanıcı menüleri. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dosyaların yerlerinin belirlenmesi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistem Ayarlarının Yüklenmesi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistem Ayarlarının Kontrolü. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . İzlemenin başlatılması durumunda üretilen parametre özeti. . . . . Olay kaydının yüklenmesi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Veri dosyası içinden, olay kaydı sıra numarasına dayalı seçimi olanaklı kılan kullanıcı menüsü. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zaman izdüşüm histogramından taban sayımın çıkarılması. . . . . . ADC kanallarından bir kaçının her zaman aynı deǧeri verdiǧi bozuk bir histogram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Herhangi bir iyonizasyon dedeksiyonu olmamasına raǧmen tabansayımın düzgün olmadıǧı bozuk bir histogram. . . . . . . . . . . Yanıltıcı bir renk kodu üretecek olan bozuk bir histogram. . . . . . Belirli bir pad sırasının x ekseni üzerine izdüşümü. . . . . . . . . . . Renk kodu üretmek için kullanılan en yüksek pik. . . . . . . . . . . Bir ALICE TPC olayının ROOT x3d’ deki görüntüsü. . . . . . . . . IV . 9 . 12 . 19 . 20 . . . . 23 24 24 25 . . . . . . 26 26 29 29 30 30 . 31 . 33 . 33 . . . . . 34 35 35 36 36 3.19 Taban sayım çıkarılmış (saǧda) ve çıkarılmamış zaman izdüşüm histogramlarından üretilmiş renk kodlarının, farklı renk düzenlerindeki görünümleri. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.20 Toplam yük göstergelerinin, farklı renk düzenlerindeki görünümleri. . 3.21 Ayrıntılı sistem ayarları ve fonksiyonları için kullanılan içerik menüleri. 3.22 Sistem deǧişkenlerinin ayarlanması. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.23 İç ve dış pad matrisleri. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.24 TPC tabanlarına yerleştirilmiş pad matrisleri. . . . . . . . . . . . . . 3.25 TPC dedektörünün boyuna kesiti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.26 TPC dedektör sisteminin yüklü parçacık izlerini algılaması. . . . . . . 3.27 Doǧru ve yanlış (altta) iki farklı altro tablosu için, belirli bir olayın izlenmesi durumunda MOOD’ un verdiǧi sonuçlar. . . . . . . . . . . . 3.28 DATE izleme kütüphanesinin saǧladıǧı olay biçimi. . . . . . . . . . . 3.29 İsaretçi tipte eleman içeren diziler üzerinde işlem gerektiren DATE olay yapısı. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V 37 38 39 40 41 42 43 44 45 45 46 List of Tables 3.1 3.2 Aktif ikincil pencere seçimi için kullanılan parametre. . . . . . . . . . 32 Altro tablo yapısı. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 VI ÖZET ALICE Relativistik Aǧır-İyon Deneyi İçin Data Toplama ve Kontrol Sistemlerinin Geliştirilmesi Yüksek enerji aǧır iyon fiziǧinin amacı, çok büyük yoǧunluk (∼ ΛQCD ∼ 200 MeV) altında kuvvetli etkileşmeler yapan maddenin yapısının anlaşılmasıdır. İstatistiksel QCD, yeterli enerji seviyelerine ulaşılması durumunda hadronik maddeden, kuark ve gluonlardan oluşan bir plazma durumuna faz deǧişikliǧi olacaǧını öngörür. Çöken yıldızların içinde hala bir rolü olan bu faz geçişinin, büyük patlamadan 10−5 saniye sonra meydana geldiǧi düşünülmektedir. Bu faz geçişini ve ilgili gözlenebilirleri çalışmak üzere tasarlanmış olan ALICE, LHC içinde genel amaçlı bir aǧır iyon çarpıştırıcısıdır. Lüminositinin çok yüksek olması (dNch /dy = 8000) dolayısıyla veri hacminin çok büyük olması ve tetik mekanizmasının karmaşıklıǧı, alınmakta olan verinin canlı olarak izlenmesini-denetlenmesini zaruri kılmaktadır. Bu amaca yönelik olarak ALICE veri toplama sisteminin bir parçası olan, bu tezin konusu, ALICE MOOD adlı canlı veri kalitesi izleyicisi, test ve tamamlanmış deney düzeneklerinin her ikisinde de kullanılmak üzere tasarlanmış, ROOT nesne yönelimli veri analiz kütüphanesine dayalı bir yazılımdır. VII SUMMARY Development of an On-Line Data Quality Monitor For The Relativistic Heavy-Ion Experiment ALICE. The aim of high-enregy heavy-ion physics is the study of strongly interacting matter at extreme energy densities (QCD thermodynamics). Statistical QCD predicts that, at sufficiently high density, there will be a transition from hadronic matter to a plasma of deconfined quarks and gluons -a transition which in the early universe took place in the inverse direction some 10−5 s after big bang and which might still play a role today in the core of collapsing neutron stars. ALICE was first proposed as a central detector in 1993 and complemented by an additional forward muon spectrometer designed in 1995. It is of interest to measure flavour content and phase-space distribution, event by event, for a large number of particles whose momenta and masses are of the order of typical energy scale involved (temperature ∼ ΛQCD ∼ 200 MeV). The experiment is designed to cope with the highest particle multiplicities anticipated for Pb-Pb reactions (dNch /dy = 8000). The high data volume (peta byte per year) and the sophisticated trigger sistem requires an on-line data quality monitor in order to have immediate information about the ongoing data acqusition processes. ALICE MOOD (Monitor Of On-line Data) developed for this purpose is a part of ALICE data acqusition and test environment (DATE) framework and is based on ROOT libraries developed at CERN. VIII Bölüm 1 GİRİŞ Yüksek enerji aǧır iyon fiziǧinin amacı, çok büyük yoǧunluk altında kuvvetli etkileşmeler yapan maddenin yapısının anlaşılmasıdır. İstatistiksel QCD, yeterli enerji seviyelerine ulaşılması durumunda hadronik maddeden, kuark ve gluonlardan oluşan bir plazma durumuna faz deǧişikliǧi olacaǧını öngörür. Çöken yıldızların içinde hala bir rolü olan bu faz geçişinin, büyük patlamadan 10−5 saniye sonra meydana geldiǧi düşünülmektedir.[1] Faz geçiş diyagramının, nükleer ve yüksek enerji fiziǧi anlayışları kullanılarak açıklanmaya çalışılması, madde ve madde etkileşimlerini açıklama amacına yönelik olarak disiplinler arası geniş bir alanın oluşmasına sebep olmuştur. QCD ve öngörülerini kendi doǧal geçerlilik bölgesinde sınamak ve chiral-simetri kırılması ile ilgili temel sorulara yanıt bulunması amaçlanmaktadır. ALICE deneyinin gözlemeyi amaçladıǧı geçişin laboratuvar koşullarında gözlenebilir tek geçiş olmasına karşın, kuantum alanları içeren faz geçişlerinin dinamiǧinin genel olarak anlaşılaması da ulaşılmak istenen hedeflerdendir. ALICE, LHC içinde genel amaçlı bir aǧır iyon çarpıştırıcısıdır ve hem nükleer fizik hem yüksek enerji fiziǧi disiplinlerinden bilim insanlarını barındırır. 1993 yılında ilk olarak merkezcil bir dedektör sistemi olarak tanımlanmış ve 1995 yılında bir müon spektrometresinin eklenmesiyle bugünkü biçimini almıştır. Hadron, elektron, müon ve foton gibi gözlenebilirlerin büyük bir kısmına hassas olan ALICE, ΛQCD ∽ 200M eV sıcaklık bölgesindeki parçacıkların davranışlarını izlemeyi amaçlamaktadır. ALICE deney düzeneǧi, Pb-Pb çarpışmalarında açıǧa çıkan (dNch /dy = 8000) yüklü parçacıkların, TPC hacminin yaklaşık %50’ sinini işgal ettiǧi büyük iz yoǧunlukları altında çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır. ALICE deneyinde en küçük baryon numarası ve en büyük enerji yoǧunluǧu elde edilecek olan orta rapiditi bölgesindeki (|η| < 0.9 ya da θ = 45o ) fiziksel olaylar incelenecektir. Bu deney düzeneǧi ile gözlenebilir olan özellikler özetle aşaǧıdaki gibidir: • Başlangıç şartları: çarpışan nükleon sayısı ve dolayısıyla enerji yoǧunluǧu bilgisi • Quark-Gluon Plazması: açıǧa çıkan cazibe, ilk andaki parton kinematiǧi hakkında bilgi saǧlar. Ani fotonlar, plazmadan yayılan termal radyasyon 1 2 Şekil 1.1: 27 Km uzunluǧundaki LHC. Şekil 1.2: Yeraltında bulunan LHC deneylerinin genel görünümü. 3 Şekil 1.3: CERN hızlandırıcılarının genel düzeni. 4 Şekil 1.4: ALICE dedektör sisteminin genel görünüşü. 5 hakkında bilgi verecektir. Yüksek pt sahibi hadronların tepkime kesitleri plazma içindeki partonların enerji kayıpları ile ilgili veri saǧlayacaktır. J/Ψ ve Υ gözlenmesi, plazma bileşenlerinin baǧlanmaları ile ilgili bilgi saǧlayacaktır. • Faz Geçişi: acayiplik üretimi, plazmadaki chiral-simetri restorasyonundan beklenen s-kuark yoǧunluǧuna hassastır. Multiplisitideki küçük deǧişiklikler, faz geçişinin göstergelerinden biridir. Parçacık interferometrisi, faz geçiş aşamasında olan plazmanın genişleme zamanı ile ilgili bilgi saǧlar. Bu geçiş aşamasının, geçişin birinci mertebedeki bir geçiş olması durumunda, geniş bir zaman aralıǧına yayılması beklenmektedir. • Hadronik Madde: parçacık oranları, pt daǧılımları ve rezonans biçimleri hadronik fazın dinamik devinimine hassastır. İnterferometri, hadronik ateş topunun soǧuma sırasındaki çapı hakkında bilgi verir. Bu tez çalışmasının yapıldıǧı sırada, toplam verinin %90’ lık kısmını üretecek olan TPC dışındaki dedektör sistemlerinin, ALICE çalışma koşullarında test edilmelerinin olanaksızlıǧından dolayı, tüm ALICE alt dedektör sistemlerini izleyebilecek olan ALICE MOOD isimli araç, TPC dedektör sistemi üzerinde yoǧunlaşmıştır. TPC silindirik biçimli, ALICE düzeneǧinin merkezinde bulunan bir yüklü parçacık iz dedektörüdür. Yaklaşık 90 cm olan iç yarıçapı, 0.1 cm−2 olan en yüksek iyonizasyon dedeksiyon yoǧunluǧu göz önüne alınarak seçilmiştir. 2.5 m olan dış yarıçapı, %7’ lik dE/dx çözünürlüǧe ulaşabilmek için kullanılacaktır. Bu çözme gücü ile TPC, iz dedektörü olmakla birlikte aynı zamanda 2.5 GeV/c momentuma sahip elektronlar için bir elektron dedektörüdür. Tetik ve veri toplama sistemleri açısından önemli yeri olan müon kolu, aǧır kuark rezonanslarının tüm spektrumunu kapsayan (J/Ψ, Ψ′ , Υ, Υ′ , Υ′′ ) bir dedektör sistemidir. Müon kollunun, bu rezonansların bozunumlarının, tüm durumları birbirinden ayırabilecek bir kütle çözme gücü ile hem pp hem Pb-Pb çalışma durumlarında, dedekte edilmesi ve tetik mekanizmasına fazladan bir tetik sinyali saǧlayarak veri büyüklüǧünün azaltılması gibi ciddi yararları vardır. 6 Şekil 1.5: TPC dedektör sisteminin genel görünüşü. Bölüm 2 MALZEME VE YÖNTEM 2.1 Tetik Mekanizması ALICE tetik mekanizması hem proton-proton hem iyon-iyon çarpışmaları için tasarlanmıştır ve özellikle aǧır iyon çarpışmalarındaki birincil görevi çarpışmaların yeterince merkezcil olmasını saǧlamaktır. Sistem gerek FMD dedektör sisteminin ölçtüǧü multiplisiti deǧerlerine göre ve/veya gerek ZDC dedektör sisteminin ölçtüǧü ileri yönelimli enerji miktarına göre, çok geniş bir ölçekteki merkezcillik seçimini yapabilecek durumda olmalıdır. Proton-proton çarpışması durumunda, tetik mekanizması minimum bias olayları seçmeye eǧilimlidir. Bu seçimde yine tetik mekanizması di-müon olayları gibi ender olayları öncelikli olarak kabul edecek ve kullanılan hafıza birimlerinde her zaman bu olaylar için yer ayıracaktır. Tetik mekanizması aynı zamanda tüm ALICE dedektörleri için geçmiş-gelecek koruması saǧlamak durumundadır. TPC dedektör sistemi içinde iyonizasyon sonucunda oluşan elektronların en yüksek hareket süresi 100 µs saniye kadardır ve bu süre içinde oluşabilecek ikinci bir olay reddedilmeli ve kayıt yapılmamalıdır. ALICE dedektör sisteminin en yavaş çalışan bölümü TPC dedektör sistemidir ve özellikle iyon-iyon çarpışmalarında olayların birbiri üzerine binmesi, çok yüksek multiplisiti nedeniyle kabul edilemez olarak deǧerlendirilir. Proton-proton çarpışmalarında ise 20 olayın üst üste binmesine izin verilebilir. Bu koruma algılanan olay kalitesini artırdıǧı gibi aynı zamanda olay büyüklüǧünü de önemli ölçüde azaltacaktır. Kaydedilen olayların fiziksel içerikleri kadar analiz edilebilir olmaları da gerekmektedir ve her ne kadar algılanan olay yeni bir fiziǧi işaret ediyor olsa da eǧer analiz edilemeyecek kadar karmaşık ise anlamı yoktur. ALICE tetik mekanizması üç tetik seviyesini içerir. 0 ve 1 numaralı tetik seviyeleri (L0, L1) sabit bir gecikmeye sahiptir. L0 tetiǧi FMD dedektör sistemine baǧlıdır ve amacı, oluşabilecek herhangi bir olayı mümkün en kısa zamanda algılamaktır. Bu sinyal aynı zamanda bazı dedektörlerin FEE devrelerini başlatmak için kullanılır. L0 sinyali fazla seçici deǧildir; diǧer bir deyişle tetik frekansı minimum bias olay frekansına yakındır. Lüminositinin büyük bir kısmı diǧer tetik seviyeleri için ayrılmıştır; bu yöntem istenen olayların daha verimli bir biçimde seçilebilmesini saǧlar. L1, geçmiş-gelecek koruması ve L2 tetik sinyalleri algılandıkça 7 8 Şekil 2.1: Tetik mekanizması blok diyagramı. seçicilik artar ve aynı zamanda olay büyüklüǧü azalır. L1 sinyalinin yaptıǧı seçim, müon sistemine ve merkezcilliǧi belirleyen FMD ve ZDC dedektör sistemlerine baǧlıdır. Belirli bir pt deǧerinin üzerindeki iki aday parçacık, müon sistemini harekete geçirir. Bu tip bir di-müon olayı veri toplama sistemi açısından önceliklidir. Bu tetik seviyesinde tüm dedektörler başlatılır. L1 aynı zamanda veri toplama sisteminin dedektörlerden veri çekmeye başlaması için gereklidir. L2 tetik seviyesi TPC dedektörünün 100 µs olan algı süresi içinde herhangi bir zamana ayarlanabilir. Bu süre içerisinde seçiciliǧi daha yüksek algoritmalar kullanılabilir; örneǧin di-müon sisteminde bir kütle seçimi ya da FMD dedektör sistemi içinde bir cluster analizi gerçeklenebilir. TPC ile karşılaştırıldıklarında diǧer dedektör sistemleri yeterince hızlıdır (nano ve/veya mikro saniye mertebesinde) ve kullanılacak bu tip algoritmaların veri toplama sistemi içinde çalışma sürelerinin TPC dedektör sisteminin algı süresi içinde kalmasına dikkat edilmelidir. Aksi durumda algılanan olay veri toplama sistemi açısından anlamlı fakat içerdiǧi fiziksel bilgi yanıltıcı olacaktır. L2 tetik seviyesi için kullanılan gecikme, kullanılacak algoritmaların çalışma süreleri farklılık göstereceǧinden dolayı, sabit deǧildir. L2 sinyalinden sonra tüm veri artık elektronik ortamı terketmiş ve veri toplama sistemine aktarılmıştır (DDL aracılıǧıyla). Bu aşamadan sonra, tek tek farklı dedektör sistemlerinden gelen olay parçaları birleştirilerek (olay inşası) ’süper olay’ meydana getirilir. Süper olay oluşturulduktan sonra, veri akışına ulaşabilen bir başka bilgisayar ile tekrar bir küçültme ya da bir seçim algoritması uygulanabilir. 9 Şekil 2.2: QGSFM modeline göre FMD-MCP dedektör sisteminin ikinci diskinde ölçülmüş multiplisiti deǧerinin, impak parametresinin fonksiyonu olarak deǧişimi (solda) ve impak parametresinin bir fonksiyonu olarak, ZDC dedektör sisteminde, QGSFM modeline göre ileri enerji deǧişimi. Olay inşasından sonra yapılan bu işlem tetik sisteminin bir parçası deǧildir. 2.1.1 Merkezcil Çarpışmalar ALICE deneyinin asıl inşa amacı, merkezcil çarpışmalar yoluyla meydana getirilen sıcak ve yoǧun ortamın fiziǧinin çalışılmasıdır. Merkezcil çarpışmalar göreceli olarak daha küçük impak parametrelere karşılık gelirler. İmpak parametre doǧrudan doǧruya ölçülemese de bazı ölçümler ile doǧrudan ilişkilidir: orta rapiditi bölgesinde multiplisiti ve/veya enine enerji bileşeni, küçük impak parametresi için büyük olur ve yine küçük impak parametresi için boyuna enerji bileşeni küçük olur. Boyuna enerji bileşeni ZDC kullanılarak ölçülebilir ve ALICE, multiplisitiye dayanan tetik mekanizmaları altında çalışabilir. Bir örnek olarak meydana gelen olayların en merkezcil ilk %10’ unu şekil 2.2’ deki simulasyon sonuçlarını kullanarak seçmek mümkündür: FMD-MCP dedektöründe µF M D < 1270 seçimi yapılırsa bu, b < 4f m seçimine karşılık gelir. İmpak parametresi ZDC dedektör sistemi kullanılarak iyileştirilebilir. 2.1.2 Tetik Dedektörleri FMD - Forward Multiplicity Detector FMD için MCP (Micro Channel Plate) tipi dedektör kullanılır. Çarpışma noktasının her iki tarafında, yaklaşık 100 alt parçaya bölünmüş ve pseudo rapiditinin 0.5 ila 0.8 birimini kapsayacak şekilde konulmuşlardır. Bu dedektör sisteminde toplanan analog sinyallerin yükseklikleri toplamı, dedeksiyon sayısı ile dolayısıyla multiplisiti ile orantılıdır. Bu sinyal kullanılarak multiplisitiye dayanan tetik şartları seçilebilir. Bu dedektör sistemi aynı zamanda hassas zaman bilgisi (1 ns genişlik ve 150 ps yükselme zamanı) de saǧlar. İdeal 10 çarpışma noktasının önünde ve arkasındaki plakalarda dedekte edilmiş iki farklı sinyal arasındaki zaman farkı, çarpışmanın konumu hakkında bilgi verir. Bu zaman farkı 100 ps hassaslıkla ölçülebilir ve bu da 3 cm’ lik bir hassaslıǧa karşılık gelir. Bu hassaslık elektronik devrelerin yerleri üzerinde bir kısıtlama meydana getirir; hızlı sinyaller, uzun kablolarda şekillerini koruyamazlar ve sinyal çözünürlüǧü azalır. Bu nedenle kablo boyları yeterince kısa olmalıdır. ZDC - Zero Degree Calorimeter Çarpışma geometrisiyle ya da impak parametresiyle ilgili en dolaysız bilgi veren gözlenebilir, ışın içindeki tepkime vermeyen nükleonlardır. LHC içinde çarpıştırılacak olan iki ışın demetini birbirinden ayıran bir mıknatıs vardır. Bu mıknatıs aynı zamanda farklı kütle/yük oranlarına sahip olan nötron ve protonları da birbirinden ayıracaktır. Spektator nükleonların taşıdıǧı enerji çarpışmaların merkezcilliǧi ile ilgili ek bilgi saǧlar. ALICE deneyinde spektator proton ve nötronlar iki ayrı kalorimetre kullanılarak ölçülür. ZDC kalorimetrelerinin etkinliǧi, çarpışan çekirdeklerin nükleonlarına tamamen ayrışacaǧı varsayımına dayanır. 2.1.3 Di-Müon Tetiǧi ALICE Υ kütlesi civarına kadar olan dimüon spektrumunu elde etmeyi de amaçlamaktadır. Bu bölgede olaylar oldukça seyrektir ve veri toplama sistemi açısından bu olaylar öncelikli sayılır; mümkün oldukça az sayıda di-müon olayı kaybedilmelidir. Di-müon tetiǧinin ilk aşaması, belirli bir momentum deǧerinin üzerindeki iki müonu seçer. İlk seçim 600 ns içinde yapılabilir. Yüksek enine momentum bileşenine sahip (pt & 3GeV /c) parçacıklar Υ bölgesindeki büyük kütleli di-müon adayları olarak deǧerlendirilir. Di-müon tetik sinyalinin ilk aşaması L1 tetik sinyali içinde yer alır. Tetik sisteminin bu aşamasında yüksek pt şartını saǧlayan olaylar öncelikli olaylar olarak deǧerlendirilir. Di-müon olaylarının diǧer gözlenebilirlerle olan ilişkisini de dedekte edebilmek için tüm ALICE dedektörleri eş zamanlı olarak okunmalıdır. Eş zamanlı okuma, TPC gibi yavaş dedektör sistemlerinin varlıǧı nedeniyle her durumda işlevsel olmayabilir; bundan dolayı ALICE iki tür çalışma durumuna sahiptir: (i) tüm dedektörler okunur ve TPC’ de bir yıǧılma olmadıǧında o olaylar en yüksek öncelikli olarak işaretlenir ve/veya (ii) indirgenmiş bir dedektör sistemi yani ALICE’ teki dedektör sistemlerinin bir alt kümesi di-müonla birlikte tek başına okunabilir. Bu yolla dedektör sisteminin bir bütün olarak dedeksiyon yapamadıǧı ölü zaman %20’ in altında tutulmuş olur. 2.1.4 L0 ve L1 Tetikleri L0 ve L1 sabit gecikmeli ve senkron tetik sinyalleridir. L0 sinyali sadece FMD dedektör sistemine baǧlıdır. Bu dedektör sisteminin ürettiǧi tetik sinyali bir iyoniyon çarpışmasında şu şartların saǧlandıǧını gösterir : 11 • Gerçek çarpışma noktası, ideal geometrik noktaya yeterince yakındır (zaman sinyalindeki asimetriden yararlanarak hesaplanır). • Ölçülen multiplisiti deǧeri verilen bir sınır deǧerin üzerindedir. ZDC’ de ölçülen enerji ve FMD’ de ölçülen multiplisiti deǧerleri birbiri ile sıkı baǧlıdır. Bu bilgi kullanılarak yayınlanan tetik sinyalinin güvenilirliǧi sınanabilir. L1 tetik sinyali ile TPC’ den veri alımı başlatılır ve L0 tetik seviyesinde bir başlatma emri almamış olan dedektörler L1 tetigi ile bir tane alır. Şuna dikkat edilmelidir ki TPC için kullanılan kapılama frekansı yaklaşık 1 KHz deǧerini geçmemelidir. Bu tetik seviyesinin saǧladıǧı gecikmenin üç yararı vardır: • Sayım hızı 5 ile 10 kat arasında azaltılmış olur • Daha iyi bir merkezcillik seçiminin yapılabilmesine olanak verir • Di-müon bilgisinin ulaşması için ihtiyaç duyulan süreyi saǧlar Sonuç olarak di-müon kolundan ve ZDC’ den gelecek sinyalleri içeren bir L1 tetik sinyali 2.4µs içinde meydana getirilebilir. 2.1.5 L2 Tetiǧi Tepkimenin gerçekleşmesini takibeden 2.4 µs’ lik sürenin ardından (L1 tetik sinyali), TPC dedektör sisteminin dedeksiyon süresi olan yaklaşık 100 µs süre beklenmelidir. Bu süre içinde daha önceki tetik sinyallerine katılmamış olan tetik dedektörleri de dahil olmak üzere (örneǧin PHOS) tüm tetik dedektörlerinden alınan sinyaller işlenerek, veri kalitesini artırmak mümkündür. Bu süre içinde eǧer TPC sisteminde ikinci bir olay algılanırsa yani TPC içinde iki olay üst üste binerse o ana kadar toplanmış olan veri iptal edilir (geçmiş-gelecek koruması). Tekil dedektörlerden ya da alt dedektör sistemlerinden gelen ve alt olay ve/veya olay bileşeni olarak isimlendirilen veri parçaları, olay inşası aşamasından geçtikten sonra birleşir ve kalıcı kayıt ortamına aktarılır. Üst üste binmiş olayları iptal etmek dışında L2 tetik sinyali, J/ψ kütle bölgesinde tüm dedektör sistemlerinin birlikte okunduǧu durumlarda di-müon olayları için, alt olay kalitesini artırır. 2.1.6 Genel Tetik Mekanizması Genel tetik mekanizmasının şekil 2.3’ de görüldüǧü haliyle, L2 tetik sinyalinin oluşturulabilmesi için geçmiş-gelecek korumasından olumlu bir işaret alınması gereklidir. Geçmiş-gelecek koruması bir çeşit tetik sinyalidir fakat diǧer düşük seviyeli tetik sinyalleri ile karşılaştırıldıǧında farklı pek çok işlevi olduǧundan onlarla birlikte anılmamaktadır. Bu kat, tüm ALICE dedektör sistemi içindeki her bir dedektörde yıǧılma olup olmadıǧının takibini yapar. Yıǧılma olduǧunda, okuma işleminin karakterini deǧiştirebilir. Örneǧin, tüm ALICE dedektörlerinin okunduǧu (dedektörlerden veri toplandıǧı) bir durumda, TPC ikinci bir olayı algılar ise, geçmiş-gelecek koruması katı hemen okuma tipini deǧiştirir ve TPC sisteminden (ve eǧer varsa diǧer yıǧılmalı dedektör sistemlerinden) gelen veri gözardı edilerek kayıt yapılır. Yapılan 12 Şekil 2.3: Genel tetik mekanizması. kayıt işlemi ancak, okuma işlemi için gerekli en az sayıdaki dedektör sistemi dahi hazır deǧilse, iptal edilir. Geçmiş-gelecek korumasının çıktısı bir tetik sinyali ve bir dijital kelimedir. Bu kelime, okuma işleminin tipini ve her bir alt dedektör sisteminin yapması gerekenleri içerir. 2.1.7 Sayım Hızı ALICE deney düzeneǧinde üç farklı çalışma durumu vardır: pp, Pb-Pb ve CaCa. Toplam olay sayısının en merkezcil %10’ luk kısmını seçmek amaçlanmıştır. Veri toplama sistemi burada verilen sayım hızlarından daha hızlı olmak durumundadır. Pb-Pb Sayım Hızı Bu çalışma durumundaki lüminositi (L = 1027 cm−2 s−1 ) 8 kHz’ lik bir olay hızına karşılık gelir. L0 tetik sinyali dedektör sisteminin merkez bölgesinde en az yaklaşık 100 parçacık meydana getiren olayları seçer; seçiciliǧi çok azdır. L1 tetik sinyalinin ortalama frekansı 1 kHz civarındadır ve bu, veri toplama sisteminin kapasitesinin hala çok üzerindedir. Bu aşamadan sonra sayım hızı, di-müon tetik mekanizmasında sadece ilgilenilen bölgedeki olaylar için tetik sinyali üretilerek yani sadece ilgilenilen aday olaylar seçilerek, 10 Hz mertebesine kadar düşürülür[3]. pp Sayım Hızı Bu durumdaki lüminositi (L = 1030 cm−2 s−1 ) deǧeri 100 kHz’ lik bir olay hızına karşılık gelir. ALICE fizik programı içinde yeterli istatistik bilgi toplayabilmek 13 için 500 Hz’ lik bir hızın gerekli olduǧu göz önüne alındıǧında bu sayım hızının bir mertebe daha yüksek olduǧu görülür. Di-müon olayları çok daha düşük bir hıza gereksinim duyar ve veri toplama sistemi açısından ihmal edilebilir bir yük teşkil eder. Veri toplama sistemi bu olayları öncelikli olaylar olarak sınıflandırır ve bu sınıflandırma için gerekli işlem zamanı güvenlik sınırları içindedir; dedektör ölü zamanına katkısı yoktur. Tetik elektronik devrelerinin konumları üzerindeki kısıtlama göz önüne alındıǧında (L0 dedektörün yakınında ve L1 veri toplama sisteminin yakınında) en uygun çözümün müon kolunu ve pixel dedektörlerini, tetik elektroniklerinin elverdiǧi en yüksek hızda tetiklemek ve hızlı okuma ile di-müon olaylarını toplamak olduǧu takdir edilir. Bu durumda en yüksek tetikleme hızı yaklaşık 50 kHz civarındadır. Di-müon veri akışı içinde yer almayan diǧer dedektörler, TPC dedektör sisteminin gereǧinden hızlı tetiklenmemesi için ki bu TPC içinde yıǧılmaya yol açacaktır, L0 ile yaklaşık 10kHz hızla tetiklenir[3]. Ca-Ca Sayım Hızı Bu çalışma durumunda iki farklı lüminositi deǧeri göz önüne alınmaktadır: L = 2.7x1027 cm−2 s−1 ve L = 1029 cm−2 s−1 . Düşük lüminositi için olan çalışma durumu, di-müon olaylarının sayısındaki iki mertebe kadar olan azlık ve dolayısıyla ikinci bir di-müon tetik seviyesine gerekliliǧin ortadan kalkması dışında, Pb-Pb çalışmasındakilere benzer gereksinimlere sahiptir[3]. Yüksek lüminositi çalışması için TPC’ nin kullanımı imkansızlaşır çünkü TPC’ de her zaman yıǧılma meydana gelecektır. Ca-Ca çalışmasının amacı di-müon olaylarını yüksek istatistik ile toplamak olacaǧından, bu çalışma durumunda tüm ALICE düzeneǧi yerine, her zaman bir alt dedektör kümesi kullanılacaktır. Bu durumda L0 tetik seviyesi sonrasındaki olay hızı 3x104 Hz olacaktır. Bu hız piksel dedektörlerinin en yüksek tetiklenme hızına yakındır ve bunun anlamı, yaklaşık olarak tüm merkezcil olayların di-müon analizi için kullanılabilir olduǧudur. Temel olarak düşük pt di-müon tetik mekanizması ile sonuç sayım hızı 30 Hz’ e kadar düşürülür. Bu hız, di-müon tetik sinyalinin L1 seviyesi yerine L0 seviyesi kapsamına alınması durumunda iki katına çıkacaktır çünkü bu durumda merkezcil olmayan olaylar da toplanabilecektir. (bkz. şekil 2.3) 14 2.2 Veri Toplama ve Kontrol Sistemi Göreceli olarak daha kısa olan aǧır iyon çalışması (ALICE her sene yaklaşık 1 veya 2 ay sürekli veri toplayacaktır) veri toplama sisteminin (DAQ) iki temel özelliǧini belirler[1]: • Fizik analizleri için gereken yeterli miktarda olayı toplayabilmek için çok yüksek bir bant genişliǧi (veri aktarım hızı) amaçlanmıştır. • Analiz için kullanılacak olan süre, veri toplama süresinin kabaca 10 katı olduǧundan, CPU gücü gerektiren işlemlerin (olay seçimi ve olayların sanal ortamda yeniden yapılandırılması gibi) veri alımı sırasında deǧil de analiz süreci içinde deǧerlendirilmesi kararlaştırılmıştır. Bununla birlikte, ALICE senelik olarak pByte mertebesinde veri toplayacaǧından kayıt sistemleri ve kalıcı kayıt ortamları da en uygun maliyet seviyesine indirilmelidir. Aǧır iyon çalışması süresince veri toplama sistemi iki farklı tipte olayı toplayacaktır. İlk tipteki olaylar Pb-Pb çarpışmaları sonucunda meydana gelecek olan çok büyük yer kaplayan olaylardır. Bu çalışma durumunda ALICE sayıca az ama çok büyük yer kaplayan olayları seçecektir. Diǧer tip ise TPC dedektör sistemini içermeyecek olan ve sadece müon kolu, piksel dedektörleri (çarpışmanın yerinin tayini için) ve tetik dedektörlerinin veri akışına katkıda bulunacakları çalışma durumunda algılanan olaylardır. Her iki çalışma durumunda da hem tetik elektronikleri hem veri toplama ve kontrol sistemi, birbiriyle uyumlu çalışabilecek durumda olmalıdır. Bazı dedektör sistemleri her iki durumda da veri toplanması işlemine katkıda bulunabilir fakat farklı tipteki olayların farklı kalıcı kayıt ortamlarına gönderilmeleri gerekmektedir. Veri toplama sistemi kaynaklı ölü zaman oranının (verinin dedektör FEE devrelerinden alınıp veri toplama sisteminin ilk fiziksel hafıza bölümüne getirilmesi için gerekli süre) toplam sayım süresinin %10’ unu geçmemesi gerekmektedir. Özet olarak veri toplama sistemi, 2.5 GByte/s hız ile farklı tipteki olayları farklı yerlerde depolayabilecek durumda olmalı ve veriyi, kalıcı depolama birimlerine göndermeden önce sıkıştırarak 1.25 GByte/s hızla kaydedebilmelidir. Ek olarak sistem kaynakları, veri toplama durumundan veri analizi durumuna geçirilebilmelidir[3]. 2.2.1 Veri Toplama Sistemi Yapısı Genel Yapı Veri toplama ve kontrol sisteminin işlevleri aşaǧıdaki şekilde sıralanabilir: • olay tipine göre veri toplama sisteminin davranışını belirleyen bir ’okuma’ programının yazılabilmesi için gereken altyapının saǧlanması • verinin, dedektörlerin FEE devrelerinden alınıp hesaplama odasına aktarılması 15 • belli bir deǧerin altında kalan verilerin sıfıra eşitlenmesi (thresholding, zero suppression) ve zero-length kodlaması ile bu sıkıştırmanın alt olay bileşenlerine uygulanması • alt olay bilesenlerinin bir araya getirilerek tam olay kayıtlarının oluşturulması • toplam veri büyüklüǧünü azaltmak için gerekli ön hesaplama gücünü saǧlamak • toplanan veriyi kalıcı kayıt ortamında saklamak • veri kalitesini, veri alınırken ve/veya veri alındıktan sonra denetlemek ve çalışmayan ya da hata ile çalışan sistem bileşenlerini mümkün en kısa sürede bulup gerekli deǧişikliklerin yapılmasına olanak saǧlamak (ALICE deneyinde bu işlevi yerine getiren araç, bu tez çalışması süresince geliştirilmiş olan, ALICE MOOD isimli araçtır) • farklı tipteki veri aktarım trafiklerini (TPC verisi olaya dahil ve/veya di-müon verisi dolayısıyla olay öncelikli v.b.) paralel (merkezcil ve di-müon olayları) ve sıralı olarak (aǧır iyon ve proton-proton çalışmalarında veri alınırken olay tipine göre seçim yapılması) organize edebilecek bir kontrol sistemi geliştirilmesi • kontrol ve sistem durumunu görüntüleme işlevlerini yerine getiren bir kullanıcı arayüzünün geliştirilmesi FEE Devreleri FEE (Front End Electronics) devrelerinin işlevi, veriyi dedektör hacmi içinden almak, gereken düşük seviyeli ön hesaplama algoritmalarını uygulamak ve veriyi dedektör veri yolu (DDL, detector data link) üzerine koymaktır. FEE işlevleri aşaǧıdaki biçimde sıralanabilir: • sinyal amplifikasyonu ve sinyal şekillendirme • geçici olarak hafızalama ve farklı merkezlere iletimi olanaklı kılmak için veri çoǧullama • belirli bir seviyenin altında kalan sinyallerin sıfıra eşitlenmesi (zero suppression) ve sonuçta meydana gelen uzun sıfır dizilerine sahip verinin (spars veri) okunması[4] • algılanmış veriden taban sayımın çıkarılması ve verinin sıkıştırılması • verinin, dedektör veri yolu (DDL) üzerine konarak veri toplama sisteminin kontrolüne bırakılması FEE devrelerinin bu fonksiyonları dedektör sistemine göre deǧişiklik göstermekle birlikte, veri toplama sistemi açısından sahip oldukları ara yüz aynı tip işlevselliǧe sahiptir. 16 FEDC Kasaları Bu kasalar temel olarak DDL optik veri yollarının baǧlı olduǧu RORC (ReadOut Receiver Card) kartlarını taşıyan bilgisayarlardır. Alt olay parçalarını toplayan RORC devreleri bunları LDC (Local Data Consantrator) katlarına gönderir. Burada LDC katları ki bunlar da alışılmış anlamda PC’ lerdir, bu olay parçalarını biraraya getirerek alt olay bileşenlerine dönüştürür. Veri büyüklüǧünün azaltılması işleminin önemli bir bölümü, FEE devrelerinde ve/veya FEDC katlarında yapılır. Belirli bir büyüklüǧün üzerindeki alt olaylar, süper olay inşası işlemini yavaşlatacak ve veri toplama sisteminin hedeflediǧi 2.5 GByte/s hıza ulaşılmasını imkansız hale getirecektir. Bu alt olay bileşenleri GDC katlarında birleştirilerek tam olaylar oluşturulur. Bütün bir olayı (alt olay bileşenlerinin bir araya getirilmesi ile oluşturulan süper olay) gerektiren işlemler (cluster analizi, olayların yeniden canlandırılması ve parçacık izlerinin bulunması v.b.), süper olay inşası işleminden sonra, GDC (Global Data Collector) katlarında gerçekleştirilir. GDC katları da alışılmış anlamda PC’ lerdir. LDC Katları ALICE LDC katlarının işlevleri aşaǧıdaki biçimde sıralanabilir: • alt olay bileşenlerinin, GDC katlarına gönderilene kadar geçici olarak depolanması • FEDC katları içinde bulunan farklı RORC kartlarından gelen verileri toplamak ve bunları birleştirerek, alt olay bileşenlerine dönüştürmek • veriyi biçimlendirmek • olay inşasına katılmak ve veri daǧılımı protokolünün bir parçası olmak GDC Katları GDC katları LDC katlarından gelen alt olay bileşenlerini alır, bunları birleştirerek tam olayları meydana getirir. İşlevleri aşaǧıdaki biçimde sıralanabilir: • verinin bütünlüǧünü kontrol etmek • geçerli tetik sinyaline göre gerekli olan alt dedektör sistemlerinin üretmesi gereken verinin, alt olay bileşenleri içinde bulunup bulunmadıǧını kontrol etmek • veriyi biçimlendirmek (adres veya başlık eklemek, alt olayları süper olay içinde gerektiǧi gibi yerleştirmek v.b.) • sonuçta elde edilen süper olayları kalıcı kayıt ortamında saklamak. GDC katlarının mimari seçimi (sıradan bilgisayarlardan oluşturulacak bir ’çiftlik’ ya da paralel işlemcilerin kullanılması gibi), endüstriyel gelişmelerden en iyi şekilde yararlanabilmek için deneye mümkün en yakın zamanda yapılacaktır. Deneyin ilk aşamalarında tüm veri kaydedilecek olmasına raǧmen deney süresince yazılım alanında kazanılacak deneyim, sadece işlenmiş verinin kayıt edilebilmesine olanak tanıyacaktır. Bu, veri analizi için gereken süreyi ve maliyetleri büyük ölçüde düşürecektir. 17 EDS Katı EDS katı (Event Destination Manager), tetik mekanizmasından bir olayın inşa edileceǧi bilgisini aldıǧında bu olayın hangi GDC katında inşa edileceǧine karar vererek, o olaya ait alt olay bileşenlerinin tümünün belirlenen GDC katına gönderilmesini saǧlar. Her bir GDC katı, içinde bulunduǧu çalışma durumunu EDS katına bildirir ve bu yolla EDS, hangi katların hangi tipte olayları inşa ettiǧini ve inşa işleminin hangi aşamada olduǧunu bilir. Bu bilgiye dayanarak her bir GDC için trafik yoǧunluǧunu en uygun mertebede tutar; her bir GDC katını dengeli bir biçimde yükleyerek her hangi birinin aşırı yüklenerek sistemi yavaşlatmasını önler. Bu çalışma prensibi aynı zamanda bozulan ya da sisteme eklenmek istenen yeni GDC katları için gerekli çalışmanın, sistem durdurulmadan yapılabilmesini saǧlar. Olay İnşası Seçilmiş her bir olay için tetik mekanizması EDM katına bir mesaj gönderir. Mesajı alan EDM, olayı inşa edecek olan GDC katını seçer ve hem olay tipini hem hangi GDC katının olayı inşa etmekle yükümlü olduǧunu genel bir mesaj ile LDC katlarına yayınlar. Bu yayını alan LDC dedektörden veriyi alır, biçimlendirir ve EDM tarafından belirlenmiş olan GDC katına gönderir. Tam olay, farklı LDC’lerden kısım kısım GDC katına gönderilir. Aynı GDC’ ye pek çok farklı LDC ulaşmaya çalışacaǧından bu, GDC’ lerde bir aşırı yüklenmeye neden olur. Olay inşa ve daǧılım protokolü veri trafiǧini düzenleyerek bu yükün tüm GDC katlarına dengeli daǧılmasını saǧlar. Kontrol ve Canlı Veri Akışını İzleme Veri toplama kontrol sistemi dedektörlerin, FEE devrelerinin ve veri toplama sisteminin kendisinin doǧru çalışıp çalışmadıǧını denetlemek ve izlemek durumundadır. Buna ek olarak veri toplama sistemi verinin kalitesini de izlemek durumundadır. Veri toplama sistemi, tüm kontrol sistemlerinin üzerinde bulunan Deney Denetleme Sistemi ile bilgi alışverişi yapabilecek yapıda olmalıdır. Olay Öncelikleri Veri toplama sistemi farklı olay tiplerine farklı öncelik deǧerleri atama yeteneǧine sahiptir. Dedektörlerden her okuma yapan sistem iki tür ’meşgul’ sinyali (sert ve yumuşak meşgul sinyalleri) kullanır. Sert meşgul sinyali, verinin dedektörden FEDC kasalarına gönderilmesi süresince geçerliliǧini korur. FIFO tam kapasite ile çalışacaǧından başka bir veri transferi -öncelikli olay dahi olsa- kesinlikle kabul edilmez. Bu meşgul sinyali RORC tarafından veri transferinin sonunda pasif hale geçirilir. FIFO’ nun tam kapasite ile çalışması nadir olarak gerçeklenmelidir. RORC katlarının FIFO’ ları yarı dolu olduǧunda yumuşak meşgul sinyali aktif hale geçirilir; bu durumda öncelikli bir olay algılandıǧında geri kalan fiziksel hafıza kullanılabilecektir. 18 Tetik-FEE-Veri Toplama Sistemleri Arasındaki İletişim Tetik mekanizması ile veri toplama sistemi arasındaki iletişimi saǧlayan sinyaller şunlardır: • Tetik Mekanizmasından Veri Toplama Sistemine 1. tetik: bir sonraki olay numarası, tüm alt dedektör sistemlerine açık 2. oku: veri alımını başlatır 3. iptal: dijitizasyon ve veri alımını iptal eden daha yüksek geçerlilikli sinyal • Veri Toplama Sisteminden Tetik Mekanizmasına 1. yumuşak meşgul: sadece öncelikli olaylar toplanabilir 2. sert meşgul: sistem meşgul, hiç bir olay okunamaz 2.2.2 Deney Sonrası Analiz Deneysel nükleer fizikte alışılmış haliyle deneysel veri kalıcı saklama ortamına kaydedilmekte ve analiz bu veri üzerinde deneyden sonra yapılmaktadır. İlk bir kaç ön işlemden sonra ise bu veri daha da büyümektedir. ALICE’ in pByte/yıl mertebesinde veri toplayacaǧı göz önüne alındıǧında bu geleneǧin terkedilmesi gerekliliǧi açıktır. Veri büyüklüǧünü azaltmanın uygun bir yolu bir kısım analizin veri henüz alınırken yapılmasıdır. Örneǧin TPC toplam ALICE verisinin %90’ lık kısmını tek başına üretir ve bu dedektör sistemi üzerinde yapılacak olan kısıtlı bir on-line veri analizi önemli yararlar saǧlayacaktır. Merkezcil bir Pb-Pb çarpışmasında (dNch /dy = 8000) dedektör sisteminin orta hassas bölgesinde yaklaşık 12000 yüklü parçacık, 45o dışındaki olaylar atıldıktan ve belli bir deǧerin altındaki ADC deǧerleri sıfırlandıktan sonra, 102 MByte mertebesinde veri üretir. Burada her bir yüklü parçacıǧın 75x5 adet pad tarafından ’görüldüǧü’, zaman ekseninde yaklaşık 6 kanala yayıldıǧı ve her zaman izdüşüm kanalının 2 byte büyüklüǧünde bir fiziksel hafıza gözünde saklandıǧı varsayılmaktadır[4]. 19 Şekil 2.4: Veri Toplama Sistemi Genel Blok Diyagramı. 20 Şekil 2.5: Veri Toplama Sistemi Arayüzü. Bölüm 3 BULGULAR 3.1 ALICE MOOD - Monitor Of On-line Data ALICE veri toplama sisteminin bir parçası olan MOOD adlı aracın işlevi, canlı veri akışını izlemek, dedektör ve FEE devreleri ve/veya veri toplama sisteminin kendisi ile ilgili olası aksaklıkları mümkün en kısa zamanda bulmak olarak tanımlanmıştır. İlk kullanım gereksinmesi CERN’ de (Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi) yapılmış olan test çalışmasıdır. Bu test çalışmasında, diǧer dedektör sistemleri hazır olmadıǧı için, ALICE deneyinde üretilecek olan toplam veri hacminin yaklaşık %90’ ını meydana getiren TPC dedektör sistemi kullanılmıştır. MOOD adlı yazılımın ilk kararlı çalışan sürümü aşaǧıdaki izleme pencerelerini meydana getirebilmektedir[6]: • olay büyüklüǧünün fonksiyonu olarak olay sayısı (olay büyüklüǧü daǧılımı) • ard alan çıkartıldıktan sonra pad satır ve pad sütununun bir fonksiyonu olarak, herbir pad’ in algıladıǧı toplam yük miktarı (histogramın bin integrali) • pad’ ler tarafından algılanan herbir zaman izdüşüm histogramı için, histogramda en büyük sayımı (ADC deǧerini) tutan kanal numarası kullanılarak üretilecek renk kodu; bu renk kodu tekil bir pad’ in gördüǧü iyonizasyon konumunun, pad matrisine uzaklıǧını göstermektedir (yüklü parçacık izinin z deǧeri) • önceki maddede meydana getirilen renk kodunun, ard alan çıkarıldıktan sonraki hali (stripping) • ard alan çıkarıldıktan önce ve sonra, olayların 3 boyutlu görüntüleri • seçilmiş bir pad satırı için, x ekseni boyunca alınan izdüşüm • herbir pad’ in ayrı ayrı dedekte ettiǧi zaman izdüşüm histogramı • seçilmiş bir pad için, yüklü parçacıǧın izi ile ilgili dedekte edilmiş net sinyali, varsayılan taban sayımı ve renk kodlarının hangi kurala göre üretildiǧini gösteren zaman izdüşüm histogramı. 21 22 Bu izleme pencereleri baǧlı bulunan elektronik devreler ve/veya dedektör sistemleri ile ilgili aksaklıkları -eǧer varsa- ve canlı olarak alınıyor olan verinin kalitesi ile ilgili bilgiyi saǧlar. Bir nesne yönelimli veri analizi çalışma ortamı ve kütüphanesi olan ROOT[8] sınıflarını kullanan MOOD, canlı ya da dosyadan okunacak olan veriye ulaşmak için DATE[2] izleme kütüphanelerini kullanır. MOOD[6], C++ programlama dili kullanılarak yazılmıştır. Nesne yönelimli ve C/C++ fonksiyonlarını çaǧırabilen bir dilin gerekliliǧi, bu seçimde esas rolü oynamıştır. Veri ve veriyi işleyen kaynak kodun aynı yapı içinde tutulabilir oluşu (encapsulation), aynı fonksiyon isminin ayrı işlevler için kullanılabilir oluşu (polimorfizm) ve geçmişte yazılmış kaynak kodunu deǧişiklikler ve/veya eklemeler yaparak geliştirmeye olanak saǧlayan kalıtım (inheritance) özellikleri, MOOD’ un üzerine kurulması gereken altyapıyı özetlemektedir. 3.1.1 Dizin Yapısı MOOD linux işletim sistemi üzerinde çalışmak üzere tasarlanmıştır ve doǧal olarak çevresel deǧişken anlayışını kullanmaktadır. DQM SIT E çevresel deǧişkeni tarafından tutulan dizin, tüm MOOD paketinin bulunduǧu kök dizindir ve şu alt dizinleri içermektedir: • logFiles: sistemin çalışması süresince üretilen mesajlardır; hata ayıklama amacı ile kullanılabilir • eventFiles: sadece bir tek olayın içerildiǧi DATE formatlı ikilik sistem dosyalar burada saklanır; veri izleme sırasında karşılaşılan ve kayda deǧer herhangi bir oluşumu gösteren olayların saklandıǧı dizindir. • configFiles: deney düzeneǧinde hangi ADC katının hangi pad’ i örneklediǧinin kayıtlı olduǧu ALTRO tablo dosyalarının bulunduǧu dizindir. Bu dosyalar, olayın tekrar oluşturulması sırasında gereklidir; hatalı tabloların kullanılması yüklü parçacık izlerinin ya anlamsız ya da olduǧundan farklı görünmesine neden olacaktır. Bu dizin aynı zamanda MOOD ayarlarının ve parametrelerinin kayıtlı olduǧu MOOD sistem dosyalarını da tutar. • sourceFiles: MOOD kaynak kodları, *.so nesneleri, çalıştırılabilir dosyalar ve tüm MOOD dökümanlarının tutulduǧu dizindir. • tmp: geçici olarak yaratılan dosyaların tutulduǧu dizindir. MOOD gerektiǧinde veriye herhangi bir kalıcı kayıt ortamını kullanarak da ulaşabilir; farklı bir anlayış ile, çok büyük olacaǧından veri dosyalarının kendileri yerine onları işaret eden kısayol dosyaları bu dizinde tutulur. Linux işletim sisteminde tüm veri kaynakları dosya arayüzüne sahiptir ve bu anlayış veriye, geniş bir sistemde yeri sabit olacaǧından, daha kolay ulaşılabilmesini saǧlar. 23 Şekil 3.1: MOOD Dizin Yapısı. 3.1.2 Gereksinimler DATE sisteminin bir parçası olan MOOD, C++ programlama dili ile ROOT kütüphaneleri kullanılarak geliştirilmiştir. MOOD, kendi fonksiyonlarının yanı sıra ROOT’ un saǧladıǧı işlevlerin de tümünü kullanabilmek için, ROOT ile birlikte gelen ACLiC ile derlenmeli[5] ve sonucta oluşan *.so dosyası çalıştırılmalıdır. MOOD bir canlı veri akışı izleyicisidir ve tam olarak işlevsel olması bir veri akışının varlıǧına baglıdır. ALICE deneyinin veri toplama sistemi DATE’ tir. Canlı veri akışına ulaşabilmek için MOOD, bazı DATE kütüphane fonksiyonlarını kullanır. Sonuç olarak, DATE’ e ve kendisinin üzerine kurulu olduǧu ROOT sistemine gereksinimi vardır. MOOD sadece DATE tarafından üretilen olayları okuyabilecek şekilde tasarlanmıştır. 3.2 3.2.1 Grafik Arayüz Kullanımı Kaynak Kodun Derlenmesi ALICE MOOD yazılımının çalıştırılabilmesi için ROOT ACLiC ile derlenmesi ve ROOT çalışma ortamı içine yüklenmesi gerekmektedir. Bu işlemler sırası ile şu şekilde yapılmaktadır: 1. > cd $DQM SOURCE 2. > root dqm5.C+ Yukarıda birinci maddede, MOOD derlenme işlemine başlanmadan önce içinde bulunulması gereken dizine (dqmSource) geçilmektedir. İkinci maddenin sonundaki artı (+) işareti, kaynak kodunun önce derlenmesine, sonra bu derleme işlemi sonucunda oluşan *.so uzantılı nesne dosyasının ROOT çalışma ortamı içine yüklenmesine ve ana programın çalıştırılmasına neden olur. İkinci bir yol ise şudur: 1. > cd $DQM SOURCE 24 Şekil 3.2: DATE Kontrol Ana Penceresi. Şekil 3.3: MOOD’ un çalışabileceǧi en eski ROOT sürümünün açılış mesajı. 25 Şekil 3.4: ALICE MOOD Ana Pencere Görüntüsü. 2. > root 3. ] .L dqm5 C.so 4. ] dqm5() Burada ROOT çalışma ortamı başlatıldıktan sonra, daha önce ACLiC ile üretilmiş olan *.so nesne dosyasının yüklenmesi ve ana fonksiyonun çalıştırılması görülmektedir. Kullanılan simgelerden ’>’, linux sistem komut istemini ve ’]’, ROOT çalışma ortamı komut istemini göstermektedir. Yukarıdaki çaǧrılar MOOD ana penceresini ekrana getirir. Bu pencere, MOOD yazılımının kontrol edebileceǧi pencerelerin yaklaşık yarısını içermektedir ve tüm MOOD sistem ayarları bu pencere içindeki grafik menüler kullanılarak yapılır. 3.2.2 Sistem Ayarları Canlı veri akışı izlenmeye başlanmadan önce sistem ayarlarının yapılması gerekmektedir. Sistem ayarları, hangi tip izlemenin istendiǧini (sadece fizik bilgi içeren olaylar, sadece kalibrasyon olayları, tüm olaylar, veri toplama sistemi fiziksel hafızasındaki geçerli olay ya da veri toplama sistemini yavaşlatmak göze alınarak tüm olaylar v.b.) ve yakalanan olayların hangi şekilde yeniden yapılandırılıp ekrana basılacaǧını belirler. Tüm sistem ayarları kullanıcı ile etkileşimli olarak 26 Şekil 3.5: menüleri. MOOD sistem ayarları ve fonksiyonları için oluşturulmuş kullanıcı Şekil 3.6: Dosyaların yerlerinin belirlenmesi. 27 yapılabilmektedir. ROOT sistemi içinde bulunan TCanvas adlı sınıfın ürettiǧi pencere nesnelerinin tamamında bulunan öntanımlı menülerin saǧında bulunan MOOD menüsü kullanılarak ya da ana pencere içinde bulunan alt pencereler üzerinde saǧ fare tıklaması ile ulaşılabilen içerik menüleri aracılıǧıyla ayarlanabilen sistem parametreleri, zamandan tasarruf saǧlamak amacı ile dosyaya kaydedilebilir ve dosyadan yüklenebilir. Daha sonra MOOD’ un karakterini belirleyecek olan bu parametreler iki kısımdan oluşmaktadır: • DATE Parametreleri: bu tipteki parametreler temel olarak DATE izleme kütüphanesindeki fonksiyonlara çaǧrı yapılarak ayarlanır. Bu fonksiyonlara örnek olarak int monitorDataSource(const char*), int setNoswap(int, int) verilebilir. Bu fonksiyonların MOOD’ daki kullanımları için MOOD Kaynak Kodu Dökümantasyonuna ya da daha düşük seviyeli uygulamaları için DATE Users Manuel’ ine başvurulmalıdır[2]. • MOOD Parametreleri: bu gruptaki parametreler aktif pencere seçimi, zaman izdüşüm histogramı için varsayılan taban sayım seviyesinin belirlenmesi gibi veri üzerinde yapılan işlemler ile ilgili ayarları içerir. Bunlar ile ilgili ayrıntılı bilgi için MOOD Kaynak Kodu Dökümantasyonuna başvurulmalıdır. 3.2.3 Dosyadan İzleme Dosyadan izleme için gerekli parametrelerin ve/veya sistem ayarlarının daha önce yapıldıǧı ve kaydedildiǧi varsayılarak aşaǧıdaki işlemler ile bu sistem parametreleri yüklenebilir; bu amaç için MOOD paketi ile birlikte gelen $DQM CONF/dqm.conf isimli dosya kullanılabilir. 1. MOOD > MOOD Options > Option File kullanılarak sistem ayarlarının yüklü olduǧu dosyanın yeri bulunur. Bu işlem, mapFile gibi dosya yeri belirleyen diǧer işlemlerde olduǧu gibi, dosyadaki deǧerlerin okunmasını saǧlamaz; sadece dosya işaretçisine bir deǧer atar. Bu şekilde parametreler üzerindeki her işlem için tekrar tekrar aynı işaretçiye atama yapılmamış olur. 2. MOOD > Load Options kullanılarak sistem ayarları, bir önceki aşamada yeri belirlenen dosyadan okunur. Bu aşamada dosyadan okunan deǧerler uygulamaya sokulmaz; hiçbir sistem ayarı henüz DATE sistemine aktarılmamıştır ya da henüz geçerli deǧildir sadece parametreler deǧişkenlerine atanmışlardır. Bu çalışma yöntemi yanlış ya da sisteme zarar verebilecek deǧerlerin uygulanmadan önce kontrolünü olanaklı kılar. 3. MOOD > Dump Options seçeneǧi kullanılarak, ataması yapılmış sistem ayarları gözlemlenebilir ve eǧer hatalı bir parametre varsa burada farkedilip tekrar ayarlanabilir. 4. Ana pencere üzerindeki kırmızı renkli Start düǧmesi kullanılarak sistem parametrelerinin veri toplama sistemine aktarılması (veri toplama sistemini bekletme durumu, hangi olayların izleneceǧi v.b.) saǧlanır; bu aşamaya kadar veri toplama sistemi hiçbir şekilde izleme programından haberdar deǧildir. 28 Start düǧmesi kullanıldıǧı anda diǧer bazı düǧmeler, kullanılabilirliklerini gösteren sarı renge bürünürler ve bundan sonra Start düǧmesi üzerinde Stop yazısı görünür. Bu aşamada son kez yapılacak olan bir kontrolü olanaklı kılmak için bazı önemli sistem parametrelerinin bir özeti ekrana basılır. Burada herhangi bir yanlışlık görüldüǧü takdirde, Stop düǧmesi kullanılmalı ve ayarlar yeniden yapılmalıdır. Stop düǧmesinin kullanılması DATE sisteminin int monitorLogOut() fonksiyonunun çaǧırılmasını saǧlar. Veri toplama sistemi bu çaǧrıdan sonra herhangi bir izlemenin yapılmadıǧı bilgisini alır. 5. Eǧer tüm parametreler doǧru ise Start/Stop düǧmesinin altındaki Get001 düǧmesi kullanılarak ilk olay MOOD’ a yüklenebilir. Düǧme üzerindeki sayı halen gösterimde olan olayı deǧil bir sonraki olayın dosya içindeki sıra numarasını gösterir. 6. Strip/UnStrip düǧmesi kullanılarak parçacık izinin daha net bir görünüm alması saǧlanır. Burada renk kodunun, tüm pad’ lerin dedekte ettiǧi zaman izsüşüm histogramlarından taban sayım çıkarıldıktan sonra tekrar üretilmesi saǧlanır. Taban sayım x=a doǧrusu olarak varsayılır; bu yaklaşım doǧru olamamakla birlikte canlı veri akışını izlemek için yeterlidir. Zaman kısıtlamasından dolayı cluster analizi de yapılmamaktadır; MOOD bir veri analiz yazılımı deǧil bir veri kalitesi denetleyicisidir ve kullanıldıǧı deneysel sistemdeki donanım ve yazılım hatalarını belirlemek için kullanılmaktadır. 7. Veri dosyası üzerinde sıralı hareket pek çok durumda izleme işlemini yavaşlatacaktır; veri dosyaları çok büyüktür ve sıra numarası kaç olursa olsun herhangi bir olay kaydına kolayca ulaşılabilmelidir. Bu amaç için bir olay kaydı atlama fonksiyonu vardır. Renk kodu üzerinde saǧ tıklama ile ulaşılabilen bir menü seçeneǧi ile olaylar, istenen sayıda yüklenmeksizin atlanabilir. MOOD yazılımında aslında bir kayıt atlama fonksiyonu yoktur; dosyadan olay yüklemek için kullanılan fonksiyonun prototipi şu şekildedir: void func(Int t algo, Int t nSkip); burada yükleme, algo=1 için tabansayım çıkartıldıktan sonra ve algo=0 için ise herhangi bir işlem yapılmaksızın gerçekleştirilir. nSkip deǧişkeni, yükleme yapılmadan kaç olay kaydının atlanacaǧı bilgisini tutar. Bu fonksiyon, komut satırı ya da içerik menüleri kullanılarak çaǧırılabilir. Komutun işlemesinden sonra kaç olayın atlandıǧını belirten kısa bir mesaj ekrana ya da log dosyasına gönderilir. 8. Save düǧmesi, halen yüklü ve izleniyor olan olayın bir DATE dosyası olarak DQM EVENT dizinine kaydedilmesi için kullanılır. 3.2.4 Canlı İzleme Dosyadan izleme durumundan canlı veri akışını izleme durumuna geçmek için Start/Stop düǧmesi izlemeyi durdurmak için kullanılır; bu, veri toplama sisteminden ayrılmayı saǧlar. Sistem ayarları canlı veri akışını izlemek için yeniden düzenlenir (MOOD > DATE Options > Monitor Off-Line kullanılarak) ve izleme yeniden 29 Şekil 3.7: Sistem Ayarlarının Yüklenmesi. Şekil 3.8: Sistem Ayarlarının Kontrolü. 30 Şekil 3.9: İzlemenin başlatılması durumunda üretilen parametre özeti. Şekil 3.10: Olay kaydının yüklenmesi. 31 Şekil 3.11: Veri dosyası içinden, olay kaydı sıra numarasına dayalı seçimi olanaklı kılan kullanıcı menüsü. başlatılır. Bu aşamadan sonra tüm fonksiyonlar, dosyadan izleme ile tamamen aynıdır; sadece veri kaynaǧı deǧiştirilmiştir. 3.2.5 Ana Pencere Göstergeleri Pad Matrisi Bu gösterge, ana pencerenin sol üst köşesinde blunmaktadır ve renk kodlarını üretmek için her bir pad’ in ayrı ayrı dedekte ettiǧi zaman izdüşüm histogramları tek tek deǧerlendirilerek, herbir histogramın en yüksek sayım deǧeri bulunur ve bu sayım deǧerini tutan kanal numarası alınarak aynı biçimde bulunan diǧer kanal numaralari ile karşılaştırılarak normalize edilir. En büyük deǧer renk göstergesindeki en yüksek noktaya ayarlanır ve çizilir. Bu şekilde hesaplanan renk kodunun o pad’ in algıladıǧı iyonizasyon noktası olduǧu varsayılır. Bu tam olarak doǧru deǧildir; yüklü parçacıǧın dedektör sistemini terk ederken meydana getirdiǧi iyonizasyon noktasının konumu cluster analizi yapılarak daha hassas ve gerçekçi biçimde hesaplanır fakat bu çok fazla CPU zamanı isteyen bir işlemdir ve MOOD’ un görev alanı dışındadır. Bu alt pencere olayın genel durumu hakkında bilgi sahibi olmak için kullanılır. Toplam Yük Bu gösterge ana pencerenin sol orta bölümünde yer alır. Her bir zaman izdüşüm histogramı, x=a doǧrusu olarak varsayılan taban sayım çıkarıldıktan sonra integre edilir. İntegralin sonucu, pad’ in algıladıǧı toplam yük olarak yorumlanır. Farklı bir bakış saǧlayan bu gösterge, olayın genel durumu hakkında bilgi sahibi olmak için kullanılır. 32 Olay Büyüklüǧü Daǧılımı Bu gösterge ana pencerenin sol alt kısmında bulunur. Veri toplama sistemi üzerinden geçen olayların, büyüklüklerine göre olan daǧılım istatistiǧini tutar. Daǧılımın üretileceǧi olay sayısı öntanımlı olarak 20000’ dir ve içerik menüsü kullanılarak istenen olay sayısı deǧiştirilebilir. Daǧılımın güncellenme sıklıǧı, bir yerel deǧişken olan kUPDATE ile belirlenir; her kUPDATE olayda bir güncellenen bu daǧılım, veri toplama sisteminin genel durumu hakkında bilgi sahibi olmak için kullanılır. Üç Boyutlu Canlandırma Bu gösterge ana pencerenin saǧ üst köşesinde bulunur. Pad Matrisi ile aynı cebir kullanılarak üretilir; tek fark x3d programı aracılıǧıyla olayın 3 boyutlu olarak yeniden görüntülenmesine olanak verir. x3d olmaksızın, olayın farklı açılardan görüntülenmesine imkan saǧlar. Veri Kaynaǧı ve İzleme Politikası Göstergesi Bu gösterge ana pencerenin tam ortasında bulunur ve izleme politikasına göre veri kaynaǧı (dosya, canlı v.b.) ve yüklenen olayların karakterleri (fiziksel olay, kalibrasyon olayı v.b.) burada özet olarak gösterilir. Bu gösterge, Start/Stop düǧmesi izlemeyi başlatmak için her kullanıldıǧında güncellenir. 3.2.6 İkincil Pencereler Veri toplama sistemi ve dedektör elektronik devreleri ile ilgili daha ayrıntılı bilgi sahibi olmak amacı ile yardımcı göstergeler kullanılır. Bu yardımcı göstergeler aracılıǧıyla dedektör sistemi içindeki fiziksel olay ve onun dedekte edilmesindeki hataların daha uygun bir deǧerlendirmesi yapılabilir. Ayrıca renk kodu ve toplam yük göstergeleriyle görülemeyecek bazı hata tipleri vardır. İkincil pencerelerin hangilerinin aktif olacaǧı MOOD > MOOD Options > Visibles menü seçeneǧi kullanılarak ayarlanır. İçerik menüsü ya da komut satırı kullanıldıǧında 4 basamaklı bir sayının girilmesi gerekir. Onluk sistemde olan bu sayının her basamaǧı, bir pencerenin aktif veya pasif olmasını saǧlar. Aynı anda birden çok pencere aktif yapılabilir; örneǧin 1101’ da olduǧu gibi. Tablo 3.1: Aktif ikincil pencere seçimi için kullanılan parametre. deǧer anlamı 0001 tabansayımı çıkarılmış zaman izdüşüm 0010 pad matrisine baǧlı zaman izdüşüm 0100 toplam yük’ e baǧlı, soyulmuş zaman izdüşüm 1000 sadece x ekseni boyunca olan izdüşüm 33 Şekil 3.12: Zaman izdüşüm histogramından taban sayımın çıkarılması. Şekil 3.13: ADC kanallarından bir kaçının her zaman aynı deǧeri verdiǧi bozuk bir histogram. 34 Şekil 3.14: Herhangi bir iyonizasyon dedeksiyonu olmamasına raǧmen tabansayımın düzgün olmadıǧı bozuk bir histogram. Zaman İzdüşüm Histogramı TPC dedektör sistemi içindeki elektrik alanın gereǧinden büyük olması, ADC’lerin bazı kanallarının diǧerlerinden daha hassas olması ve/veya bazı kanalların hiç çalışmıyor olması gibi her durumda -sistemin doǧru çalışıp çalışmadıǧından baǧımsız olmak üzere- renk kodu üretecek olan dedeksiyonların izlenmesi ve ayıklanması gerekmektedir. Zaman izdüşüm histogramında x ekseni, TPC’nin boyuna doǧrultusunu veya dedektör merkezinde meydana gelen çarpışma sonucunda oluşan yüklü parçacıǧın TPC’ yi dolduran gaz hacmi içinde yarattıǧı iyonizasyonun pad matrisine olan uzaklıǧını ve y ekseni sayım sayısını göstermektedir. Taban sayımın çıkarılması işlemi sonucunda, varsayılan tabansayım seviyelerinin yüksek olması nedeniyle, bazı çok küçük pikler kaybolacaktır (Şekil 3.12); üretilen renk kodunun sadece tek bir deǧerinin olabileceǧi yani bazı yüklü parçacık izlerinin birbirini gölgeleyebileceǧi gerçeǧi göz önüne alındıǧında, canlı verinin izlenmesi açısından bunun herhangi bir sakıncası yoktur. X Ekseni Boyunca İzdüşüm Pad matrisi göstergesinden belirli bir y deǧeri için, x ekseni boyunca meydana gelen izdüşümü gösterir. Dedektör içinde meydana gelen olay ile ilgili olarak farklı bir bakış açısı saǧlar. 3.2.7 Saklı İşlevler İkincil pencerelerin güncellenmeleri tamamen fare hareketine baǧımlıdır; örneǧin fare işaretçisinin pad matris çizimi üzerinde (sol üstte) hareket ettirilmesi -eǧer aktif hale getirilmiş ise- zaman izdüşüm göstergelerini ve x ekseni boyunca izdüşüm 35 Şekil 3.15: Yanıltıcı bir renk kodu üretecek olan bozuk bir histogram. Şekil 3.16: Belirli bir pad sırasının x ekseni üzerine izdüşümü. 36 göstergesini güncelleyecektir. Fare tuşları da bazı fonksiyonlar ile yüklenmiştir; örneǧin pad matrisinde herhangi bir renk kodu üzerinde fare ile çift tıklanması durumunda yeni bir pencere açılacak ve fare işaretçisinin gösterdiǧi pad’ in dedekte ettiǧi zaman izdüşüm histogramı üzerinde, renk kodunun üretileceǧi pik seçilecek ve pik üzerine, varsayılan taban sayım ve net dedeksiyon eǧrileri ile birlikte bir lorentz uyum eǧrisi çizilecektir. Şekil 3.17: Renk kodu üretmek için kullanılan en yüksek pik. Şekil 3.18: Bir ALICE TPC olayının ROOT x3d’ deki görüntüsü. Toplam yük göstergesi üzerinde tek tıklama, farklı renklendirme seçenekleri arasında geçişi saǧlayacaktır. Renk kodları, en büyük bileşene normalize edildiǧinden farklı olaylar farklı renklendirmelerle ancak görülebilecektir. Üç farklı renk düzeni vardır ve geçerli renk düzeni MOOD > MOOD Options > Palette menü seçeneǧi kullanılarak ayarlanabilir. 37 Şekil 3.19: Taban sayım çıkarılmış (saǧda) ve çıkarılmamış zaman izdüşüm histogramlarından üretilmiş renk kodlarının, farklı renk düzenlerindeki görünümleri. İçerik Menüleri Bir TCanvas() nesnesi olan MOOD ana penceresi üzerinde, öntanımlı menülere eklenmiş olan MOOD menü seçeneǧi kullanılarak yapılamayacak sistem ayarları vardır. Bunlara örnek olarak olayların, büyüklüklüklerine göre seçilmesine olanak saǧlayan rangeMin, staticMin ve varsayılan tabansayımı belirleyen subThreshold gibi deǧişkenler verilebilir. Tüm bu izleme parametrelerinin en sık deǧiştirilebilecek olan kısmı, pencere üzerindeki MOOD menüsü altında toplanmıştır; fakat olay büyüklüǧü daǧılımındaki adım sayısı gibi deǧişkenlerin sadece bir kez ayarlanması ihtiyaca cevap verecektir. Bu parametrelerin bir kez ayarlanıp kaydedilmesi ve daha sonraki çalışmalarda dosyadan yüklenerek kullanılması kolaylık saǧlayacaktır. 3.2.8 TPC Dedeksiyon Prensibi ALICE deney düzeneǧinin içerdiǧi tüm alt dedektör sistemlerini izleyebilecek olmasına raǧmen MOOD, ALICE deneyinin bugünkü durumu göz önüne alınarak, toplam verinin yaklaşık %90’ lik kısmını üretecek olan TPC dedektör sistemi üzerine yoǧunlaşmıştır. Tepkime noktasında açıǧa çıkan yüklü parçacıklar TPC dedektör sisteminin gaz dolu hacmini geçerken, gaz atomları ile yaptıǧı çarpışmalar sonucunda iyon-elektron çiftleri meydana getirir. Bu iyon-elektron çiftleri, göreceli olarak güçlü bir elektrik alanın varlıǧı nedeniyle tekrar bir araya gelemez ve ters yönlerde hareket etmeye başlar. TPC’ nin merkez düzleminden TPC boyunca dışarıya doǧru yönelerek hareket eden elektronlar, matris biçimindeki bir düzleme düşürülerek sinyale çevrilirler. Tetik mekanizması ilgilenilen bölgede bir olayın var olduǧunu haber veren tetik sinyalini ürettikten sonra, TPC boyunca hareket eden elektronların matris üzerinde sinyal meydana getirmesi için gerekli süre, izi algılanmak istenen yüklü parçacıǧın meydana getirdiǧi iyonizasyonun pad matrisine olan uzaklıǧı ile orantılıdır (Şekil 3.26). Bu nedenle zaman izdüşüm histogramlarının x 38 Şekil 3.20: Toplam yük göstergelerinin, farklı renk düzenlerindeki görünümleri. Tablo 3.2: Altro tablo yapısı. Sıra 0 1 2 3 . No Sütun Satır Con. 2342 30 50 65 2343 30 51 65 2341 30 49 65 2344 30 52 65 . . . . Pin 1 2 3 4 . FEC 32 32 32 32 . FEC 0 1 2 3 . . . . . . . eksenindeki 0. kanal, pad matrisini ve en yüksek kanal numarası olan 999 ise TPC’ nin ortasındaki düzlemi göstermektedir. Elektronlar iyonlara göre daha hızlıdır ve yaptıkları ivmeli hareket sonucunda ikincil iyonizasyonlar meydana getirirler; bu nedenle her iyonizasyon dedeksiyonu, tek bir pad yerine belirli bir pad grubu olarak algılanır. Cluster analizi yapılarak her bir pad’ in dedeksiyon aǧırlıǧına göre alınan ortalama, iyonizasyonun yeri hakkında hassas bilgi verir. 3.2.9 ALTRO Tablosu Deney ya da test çalışmasında veri dosyası içindeki her bir kanala ait iki sekizlik boyda olan ADC deǧerleri histogram binlarine atanırken, hangi pad’ in hangi ADC ile örneklendiǧinin bilinmesi gerekmektedir. Pad’ ler ile ADC katlarını eşleştiren bir tablo bulunur. Altro tablosu olarak isimlendirilen bu tablo, veri dosyasının doǧru bir biçimde yorumlanması için gerekmektedir. Herhangi bir veri akışının yanlış altro tablosu[7] kullanılarak izlenmesi durumunda MOOD anlamsız ve/veya yanıltıcı sonuçlar üretir (Şekil 3.27). 39 Şekil 3.21: Ayrıntılı sistem ayarları ve fonksiyonları için kullanılan içerik menüleri. 3.3 3.3.1 Kaynak Kodu Kullanımı MOOD Class Kullanımı Derleme sonrasında oluşan *.so uzantılı nesne dosyasının saǧladıǧı fonksiyon ve class’ lar başka uygulamalar içinde kullanılabilir. Bu bazı durumlarda sisteme daha iyi bir hakimiyet saǧlayabilir; veri izlenmesi açısından pek anlamı olmamasına raǧmen bazı sistem hatalarının giderilmesini kolaylaştırabilir. struct DATEevent dqm.h adlı başlık dosyası içinde bulunan bu yapının yarattıǧı nesneler, MOOD’un izleyebileceǧi ikilik sistem olay kayıtlarıdır. DATE izleme kütüphanesi şu anda, veriyi canlı ya da dosyadan izlerken sadece bu tip olaylara ulaşabilir. struct DATEeventPAGED dqm.h adlı başlık dosyası içinde bulunan bu yapının yarattıǧı nesneler, MOOD’un henüz izleyemeyeceǧi ikilik sistem olay kayıtlarıdır. DATE izleme kütüphanesi şu anda, veriyi canlı ya da dosyadan izlerken olaylara bu şekilde ulaşamaz. Bu tip olaylar işaretçi tipli elemanlardan oluşan diziler ile çalışmayı gerektirir ve ne DATE ne de MOOD, olayları bu biçimde yakalayamaz. dqm.h başlık dosyasında bulunmasının nedeni, gelecek sürümlerde ALICE olaylarının bu biçimde de yakalanabileceǧinin düşünülmesidir. struct DATEoptions Veri toplama sistemi ile haberleşilirken kullanılan parametreleri içeren ve global nesneler yaratan DATEoptions yapısı dqm.h başlık dosyası içinde tanımlanmıştır. DQMoptions nesnesi ile birlikte MOOD’ un karakterini belirleyen bu parametreler farklı yollar kullanılarak ayarlanabilir: içerik menüleri, ana pencere üzerindeki 40 Şekil 3.22: Sistem deǧişkenlerinin ayarlanması. MOOD menüsü, ROOT çalışma ortamı kullanılarak ve dosyadan yüklenerek. Sistem ayarlarını dosyadan yüklemek için mutlaka, ayarları içeren dosyanın konumunu tutan confFile adlı global deǧişkenin ayarlanması gerekmektedir. İçerdiǧi üyeler şunlardır: • Int t DATEoptions::catchAllEvents global deǧişkeninin 1 olması durumunda ”PHY”, ”all”, NULL ve aksi durumda ”ALL”, ”yes”, NULL izleme tabloları DATE sistemine tanımlanır. İlk tablo, fizik bilgi içeren olayların, veri toplama sistemini yavaşlatmayı göze alarak, tümünün izlenmesi için kullanılır. Bu durumda veri toplama sistemi, ilgili fiziksel hafıza gözleri dolduǧunda artık olay üretmeyecek ve bundan sonra gelen olaylar kaybedilecektir. Hata ayıklama amacıyla kullanılır. • Char t DATEoptions::confFileL[ ] global deǧişkeni sistem ayarlarının tutulduǧu dosyanın konumunu -kök dizine göre- saklar; ayarların dosyadan yüklenmesi durumunda, sadece bu deǧişkenin ayarlanmış olması gereklidir. • Char t DATEoptions::dataSourceL[ ] global deǧişkeni, monitorOffLine deǧişkeninin 1 olması durumunda, her yeni olayın bu dosya üzerinde sırayla ilerlenerek alınmasını saǧlar. • Int t DATEoptions::declareMonitor global deǧişkeni DATE sisteminin, MOOD 41 Şekil 3.23: İç ve dış pad matrisleri. izleme sürecinden haberdar olup olmamasını saǧlamak için kullanılır; sistem üzerinde ince ayar yapılırken kullanılır. • Int t DATEoptions::monitorOffLine global deǧişkeninin 1 olması durumunda veri kaynaǧı dataSourceL[ ] olarak belirlenir ve bu durumda olay büyüklüǧü daǧılımı dosya üzerinde ilerlenerek hesaplanır. • Char t DATEoptions::nameOfMp[ ] global deǧişkeni, izleme işlemi için gerekli olmamakla birlikte declareMonitor deǧişkeninin 1 olması durumunda, MOOD izleme sürecinin DATE sistemine tanıtılırken kullanılacak ismi saklar. • Int t DATEoptions::setNowait global deǧişkeninin 1 olması durumunda MOOD, veri toplama sisteminden o an gelen herhangi bir olay olmadıǧı durumlarda, kendisine verilen olay kotasına ulaşmak için beklemeyecek ve GUI olayları üzerinden döngüde kalmaya devam edecektir (örneǧin olay büyüklüǧü daǧılımı üretmek için, nEvents parametresiyle çaǧrılan fonksiyon muhtemelen kendisine verilen kotaya ulaşamadan duracaktır). Bu parametre, veri toplama sisteminden kaç adet olayın geleceǧi tam olarak bilinmediǧinde yararlıdır. • Int t DATEoptions::swapping global parametresi iki basamaklı, onluk sis- 42 Şekil 3.24: TPC tabanlarına yerleştirilmiş pad matrisleri. temdeki bir sayıdır. ALICE deney düzeneǧi pek çok farklı yapıdaki bilgisayarların bir arada olduǧu büyük bir sistemdir. Bu bilgisayarlardan bazıları kayıtlarını soldan saǧa bazıları saǧdan sola doǧru yazar (big endian ve little endian). Verinin anlamlı olabilmesi için, hangi tip bir bilgisayardan geldiǧinin bilinmesi ve farklı sistemler arasındaki veri akışı göz önüne alındıǧında, bu farkın giderilmesi gerekmektedir. swapping parametresinin birler basamaǧı 16 bitlik kelimelerin ve onlar basamaǧı ise 32 bitlik kelimelerin, byte konumlarının deǧiştirilmesi için kullanılır. struct DQMoptions MOOD işleyişi ve veri deǧerlendirilmesi ile ilgili olarak kullanılan parametreleri içeren ve global nesneler yaratan DQMoptions yapısı dqm.h başlık dosyası içinde tanımlanmıştır. DATEoptions nesnesi ile birlikte MOOD’ un karakterini belirleyen bu parametreler farklı yollar kullanılarak ayarlanabilir: içerik menüleri, ana 43 Şekil 3.25: TPC dedektörünün boyuna kesiti. pencere üzerindeki MOOD menüsü, ROOT çalışma ortamı kullanılarak ve dosyadan yüklenerek. Sistem ayarlarını dosyadan yüklemek için mutlaka, ayarları içeren dosyanın konumunu tutan confFile adlı global deǧişkenin ayarlanması gerekmektedir. İçerdiǧi üyeler şunlardır: • Int t DQMoptions::ColorScales global deǧişkeninin 11 olması durumunda, ana MOOD penceresindeki sol üst ve sol orta kısımda bulunan pad matris ve toplam yük histogramlarının her ikisinin de renk göstergeleri aktiftir. Bu sayı onluk bir sayıdır; birler basamaǧı toplam yük ve onlar basamaǧı pad matrisinin renk göstergesi için kullanılır. Bu parametre yer kazanmak için kullanılabilir. • Int t DQMoptions::currentPalette global deǧişkeni, üç farklı renk düzeni arasından yapılacak olan seçimi tutar: 0 öntanımlı, kesikli renk geçişlerine sahip renk düzeni, 1 sürekli geçişli renk düzeni ve 2 kullanıcı tarafından tanımlanmış, kırmızıdan siyaha sürekli geçişli renk düzeni. • Int t DQMoptions::logFileL[ ] global deǧişkeni sistemin çalışması sırasında oluşan sistem mesajlarının kaydedildiǧi dosyanın, kök dizine göre olan konumunu tutar. • Int t DQMoptions::mapFileL[ ] global deǧişkeni, altro tablosunun kayıtlı olduǧu dosyanın kök dizine göre olan yerini tutar. • Int t DQMoptions::nBins global deǧişkeni, olay büyüklüǧü daǧılımının adım genişliǧini ya da çözünürlüǧünü belirler; rangeMax ile rangeMin arasında kaç adım olacaǧı bu parametre tarafından tutulur. 44 Şekil 3.26: TPC dedektör sisteminin yüklü parçacık izlerini algılaması. • Int t DQMoptions::rangeMax global deǧişkeni, MOOD tarafından üzerinde işlem yapılacak olan olayların sahip olabilecekleri en büyük deǧeri belirler ve bunun dışındaki olaylar görmezden gelinir. Bu parametre, izleme görevine sahip bilgisayarın donanım kısıtlamaları gibi bir yetersizliǧinin bulunması durumunda kullanışlıdır. • Int t DQMoptions::rangeMin global deǧişkeni, MOOD tarafından üzerinde işlem yapılacak olan olayların sahip olabilecekleri en küçük deǧeri belirler ve bunun dışındaki olaylar görmezden gelinir. • Int t DQMoptions::staticMax global deǧişkeni, olay büyüklüǧü daǧılımına girecek olan olayların sahip olabilecekleri en büyük deǧeri tutar; bu şart dışındaki olaylar işlenir fakat daǧılıma katkı yapmazlar. Bu parametre, izleme görevine sahip bilgisayarın donanım kısıtlamaları gibi bir yetersizliǧinin bulunması durumunda kullanışlıdır. Sadece olay büyüklüǧünü tutan kısım kullanılıyor olsa dahi, fiziksel hafızaya, tüm olay yüklenecektir. • Int t DQMoptions::staticMin global deǧişkeni, olay büyüklüǧü daǧılımına girecek olan olayların sahip olabilecekleri en küçük deǧeri tutar; bu sart dışındaki olaylar işlenir fakat daǧılıma katkı yapmazlar. • Int t DQMoptions::subThreshold global deǧişkeni, zaman izdüşüm histogramlarından çıkarılacak olan tabansayım seviyesini belirler. Taban sayım, subThreshold parametresinin eklendiǧi bir histogram ortalaması olarak deǧerlendirilir. 45 Şekil 3.27: Doǧru ve yanlış (altta) iki farklı altro tablosu için, belirli bir olayın izlenmesi durumunda MOOD’ un verdiǧi sonuçlar. Şekil 3.28: DATE izleme kütüphanesinin saǧladıǧı olay biçimi. • Int t DQMoptions::Visibles global deǧişkeni dört basamaklı ve onluk sistemdeki bir sayıdır. Birler basamaǧından itibaren sırasıyla: varsayılan taban sayımı çıkarılmış zaman izdüşüm histogramı, taban sayımı çıkarılmamış zaman izdüşüm histogramı, toplam yük göstergesine baǧlanmış zaman izdüşüm histogramı ve belirli bir pad satırının x ekseni üzerine izdüşümü pencerelerini kontrol eder. Her bir 0, ilgili pencerenin aktif olmayacaǧını anlatır. struct optionStruct Bu yapı sadece, DATEoptions ve DQMoptions yapılarının birleştirilmesi için kullanılır. struct payloadOp DATE veri toplama sisteminin yarattıǧı veri bir dizi vagondan oluşan uzun bir trene benzetilebilir; dedektörlerden aldıǧı veriyi koymak için DATE, bu treni 46 Şekil 3.29: İsaretçi tipte eleman içeren diziler üzerinde işlem gerektiren DATE olay yapısı. oluşturan vagonlar içinde boşluklar bırakır. Bu boşluklar dedektörlerden alınacak olan verinin kontrol edilmeksizin yerleştirileceǧi yerlerdir. TPC dedektör sistemi göz önüne alındıǧında veri, big-endian olarak okunacaktır ve izlemenin bir littleendian bilgisayar tarafından yapılması durumunda her bir kelimenin içerdiǧi 8 bitlik kısımların yerlerinin deǧiştirilmesi (swapping) gerekmektedir. Dedektörlerden alınan verinin biçimini oluşturan payloadOp isimli yapı aşaǧıdaki kısımları içerir: • knumofChannels: çalışma sırasında kaç adet pad’ in okunacaǧı veya başka bir deyişle çalışmada kaç ADC’ nin bulunacaǧı bilgisini tutar • listofChannels[ ]: okunan pad’ lerin sırayla en küçükten en büyüǧe doǧru sıra numaralarının tutulduǧu dizidir; sadece hata ayıklama amacıyla kullanılır • knumofChannelstest: knumofChannels deǧişkeni ile aynı olması gereken bir diǧer hata ayıklama deǧişkeni • knumofTimebins: çalışmada kullanılan ADC katlarının çözünürlüklerini tutar veya başka bir deyişle TPC içinde hareket edecek olan elektronların kat edebilecekleri en uzun yolun kaça bölünerek örnekleneceǧi bilgisini tutar • array[ ][ ]: fiziksel bilginin tutulduǧu dizidir; ilk indis ADC numarasını, ikinci indis zaman izdüşüm histogramındaki kanal numarasını ve dizi elemanı ise sayım sayısını tutar 47 Yukarıda belirtilen testlerden herhangi birinin olumsuz sonuç vermesi durumunda MOOD, hata mesajı üretecek ve bir sonraki olayı okumak için komut bekleyecektir. 3.3.2 MOOD Fonksiyonları Burada adı geçen fonksiyonların tamamı -tersi belirtilmedikçe- ROOT çalışma ortamı içinden komut satırı kullanılarak çaǧırılılabilir. Tüm grafik menü fonksiyonları, bu fonksiyonlar üzerine kuruludur. Bu bölümdeki fonksiyonlar, izleme işleminin daha düşük seviyeli bir biçimde yapılmasının gerekliliǧi durumunda ya da hata ayıklama amacıyla kullanılmaktadır. Aynı zamanda başka uygulamalar içinde de kullanılabilir. Aşaǧıdaki fonksiyonlardan void ile başlayanlar herhangi bir deǧer döndürmedikleri halde, bazı global deǧişkenlerin deǧerlerini deǧiştirerek ve/veya ekrana çıktı vererek, hata denetim mekanizmasına katılırlar. void applyOptions ( ) Bu fonksiyon Start/Stop düǧmesi başlatma amacıyla kullanıldıǧında, sistem ayarlarını temel alarak DATE veri toplama sistemi ile haberleşir. Bu haberleşme izleme operasyonunun adının, izleme politikasının ve canlı olmayan izleme durumunda veri kaynaǧının DATE veri toplama sistemine bildirilmesi gibi işlemleri içerir (bkz. struct DATEoptions). Bu fonksiyon, çalıştıktan sonra gelişmeler ile ilgili bir özeti ekrana basar. Hata olması durumunda özet, tam olarak hangi parametrenin başarısız olduǧunu bildirir. Double t background ( Double t *, Double t *) Bu fonksiyon zaman izdüşüm histogramı üzerindeki en yüksek pik’ e uyum eǧrisi çizilirken kullanılan taban sayım fit fonksiyonudur. Taban sayım, bu fonksiyona eklenen ve genellikle yaklaşık 4-5 olan bir parametre ile belirlenir. Bu fonksiyon MOOD’ un içsel olarak kullandıǧı ve komut satırından çaǧırılmaması gereken bir fonksiyondur. Double t lorentzianPeak (Double t *, Double t *) Bu fonksiyon zaman izdüşüm histogramı üzerindeki en yüksek pik’ e uyum eǧrisi çizilirken kullanılan pik fit fonksiyonudur, MOOD içsel olarak kullandıǧından komut satırından çaǧırılmamalıdır. Double t fitFunction (Double t *, Double t *) Bu fonksiyon zaman izdüşüm histogramı üzerindeki en yüksek pik’ e uyum eǧrisi çizilirken kullanılan background + lorentzianPeak olarak tanımlanan toplam renk kodu dedeksiyon fonksiyonudur; MOOD’ un içsel kullandıǧı fonksiyonlardandır ve komut satırından çaǧırılmamalıdır. 48 Int t check4conf ( ) DATEoptions::confFileL[ ] tarafından tutulan, sistem ayarlarının bulunduǧu dosyanın var olup olmadıǧını ve MOOD’ un bu dosyayı kullanma izninin bulunup bulunmadıǧını kontrol eder, çaǧırana başarı durumunda 0 ve hata durumunda -1 gönderir. Int t check4data ( ) DATEoptions::sourceFileL[ ] tarafından tutulan, izlenecek olay kayıtlarını içeren veri dosyasının işaret edildiǧi baǧlantı dosyasının var olup olmadıǧını ve bu dosyaya erişimin olanaklı olup olmadıǧını kontrol eder; çaǧırana başarı/hata durumunda 0/1 döndürür. Int t check4log ( ) DQMoptions::logFileL[ ] tarafından tutulan ve sistem mesajlarının yazıldıǧı dosyanın varolup olmadıǧını, bu dosyaya erişimin olanaklı olup olmadıǧını kontrol eder; çaǧırana başarı/hata durumunda 0/1 gönderir. Int t check4map ( ) DQMoptions::mapFileL[ ] tarafından tutulan ve ALTRO tablosunu içeren dosyanın varolup olmadıǧını, bu dosyaya erişimin olanaklı olup olmadıǧını kontrol eder; çaǧırana başarı/hata durumunda 0/1 gönderir. Short t Convert2 (Short t) Kendisine verilen iki byte’ lık sayının byte’ larının yerlerini deǧiştirir (swapping). Çaǧırana, deǧişiklik sonucunda meydana gelen sayıyı döndürür. Int t Convert4 (Int t ) Kendisine verilen dört byte’ lık sayının byte’ larının yerlerini deǧiştirir (swapping). Çaǧırana, deǧişiklik sonucunda meydana gelen sayıyı döndürür. void dumpOptions ( ) Sistem ayarlarını tutan tüm global deǧişkenleri ve deǧerlerini ekrana basar; hata ayıklama ve sistem denetimi için kullanılır. void func (Int t algo = 0, Int t nSkip = 100) MOOD’ un olay kayıtlarını yüklemek için kullandıǧı fonksiyondur. İlk parametre tabansayımı alınmış (1) ya da alınmamış (0) olarak yükleme seçeneǧini alır. İkinci parametre, bir olay kaydının yüklenmesinden önce dosya üzerinde olayların kaç kez atlanacaǧı bilgisini alır. Dosya üzerinde olay kayıtlarının atlanması durumunda, atlanan olay sayısı ekrana basılır. 49 void loadOptions ( ) DATEoptions::confFileL[ ] ile işaret edilen dosyadan, kontrol etmeksizin, sistem ayarlarını yükler. Bu fonksiyonun hemen ardından dumpOptions()’ in çaǧırılması önerilir. void logOutFromDATE ( ) İzleme operasyonunun sona erdirilmesi ve DATE veri toplama sisteminden çıkılması için kullanılır. Start/Stop düǧmesi her iki işlev için de bu fonksiyonu çaǧırır. Başlatma veya bitirme işlevi, global bir deǧişken ile belirlenir; örneǧin başlatmak için 0 ve bitirimek için 1. Başlatma durumunda applyOptions() fonksiyonu çaǧırılır ve logOutFromDATE() hiç bir işlem yapmaz. Bitirme durumunda ise DATE kütüphane fonksiyonu olan int monitorLogOut() fonksiyonu[2] çaǧırılır ve bir özet ekrana basılır. Fonksiyonun kullanılmasından sonra DATE veri toplama sistemi, MOOD ile ilgili hiç bir bilgiye sahip deǧildir. void palet ( ) Kırmızı-siyah sürekli geçişli renk düzenini oluşturur ve aktif hale geçirir. İçsel bir fonksiyondur ve komut satırından çaǧırılmamalıdır. void popup ( ) Ana pencere üzerindeki MOOD menüsünü meydana getirir; içsel bir fonksiyondur ve komut satırından kullanılmamalıdır. Bu menünün meydana getirilmesi ile ilgili class yapısı ilk olarak ROOT’ un 3.05/05 sayılı sürümünde desteklenmiştir ve bu nedenle MOOD daha önceki sürümler ile, bu menüye sahip olacak biçimde çalışmayacaktır. void popupSlot (Int t item) Ana pencere üzerindeki MOOD menüsü seçeneklerinin fonksiyonlara baǧlandıǧı ve MOOD menüsünden sinyal bekleyen slot fonksiyonudur. İçsel bir fonksiyondur ve komut satırından kullanılmamalıdır. void printError (char *, int) monitor.h adlı DATE başlık dosyasında tanımlanmış olan hata numaralarını hata mesajlarına çeviren fonksiyondur. MOOD hata denetim mekanizmasının ana fonksiyonudur. void fittedTimeProjection (Int t, Int t, Int t, TObject *) padPlane nesnesinden sinyal bekleyen bir slot fonksiyonudur; MOOD’ un içsel kullandıǧı bir fonksiyondur ve komut satırından çaǧırılmamalıdır. İlk parametre olay tipi (fare tıklaması ya da hareketi gibi), ikinci ve üçüncü parametreler olayın meydana geldiǧi koordinatlar ve son parametre sinyali gönderen nesnenin başlangıç adresidir. Üçüncü parametrenin kullanılabilmesi için casting denen bir nesne biçimlendirme operasyonunun gerçekleştirilmesi gerekir. Ana pencere üzerindeki 50 pad matris göstergesi üzerinde çift tıklama ile aktif hale gelir ve zaman izdüşüm histogramı üzerine uyum eǧrisi çizer. void projectionAlongXaxis (Int t, Int t, Int t, TObject *) padPlane nesnesinden sinyal bekleyen bir slot fonksiyonudur; MOOD’ un içsel kullandıǧı bir fonksiyondur ve komut satırından çaǧırılmamalıdır. İlk parametre olay tipi (fare tıklaması ya da hareketi gibi), ikinci ve üçüncü parametreler olayın meydana geldiǧi koordinatlar ve son parametre sinyali gönderen nesnenin başlangıç adresidir. Üçüncü parametrenin kullanılabilmesi için casting denen bir nesne biçimlendirme operasyonunun gerçekleştirilmesi gerekir. Ana pencere üzerindeki pad matris göstergesi üzerinde fare areketi ile aktif hale gelir ve farenin işaret ettiǧi pad satırının x ekseni üzerine izdüşümünü çizer. void projectionIndividual (Int t, Int t, Int t, TObject *) padPlane nesnesinden sinyal bekleyen bir slot fonksiyonudur; MOOD’ un içsel kullandıǧı bir fonksiyondur ve komut satırından çaǧırılmamalıdır. İlk parametre olay tipi (fare tıklaması ya da hareketi gibi), ikinci ve üçüncü parametreler olayın meydana geldiǧi koordinatlar ve son parametre sinyali gönderen nesnenin başlangıç adresidir. Üçüncü parametrenin kullanılabilmesi için casting denen bir nesne biçimlendirme operasyonunun gerçekleştirilmesi gerekir. Ana pencere üzerindeki pad matris göstergesi üzerinde fare areketi ile aktif hale gelir ve farenin işaret ettiǧi pad’ in zaman izdüşüm histogramını çizer. void projectionSubtracted (Int t, Int t, Int t, TObject *) padPlane nesnesinden sinyal bekleyen bir slot fonksiyonudur; MOOD’ un içsel kullandıǧı bir fonksiyondur ve komut satırından çaǧırılmamalıdır. İlk parametre olay tipi (fare tıklaması ya da hareketi gibi), ikinci ve üçüncü parametreler olayın meydana geldiǧi koordinatlar ve son parametre sinyali gönderen nesnenin başlangıç adresidir. Üçüncü parametrenin kullanılabilmesi için casting denen bir nesne biçimlendirme operasyonunun gerçekleştirilmesi gerekir. Ana pencere üzerindeki pad matris göstergesi üzerinde fare hareketine hassastır ve farenin işaret ettiǧi pad’ in tabansayımı alınmış zaman izdüşüm histogramını çizer. void subtractedPadImmedia (Int t, Int t, Int t, TObject *) totalChargePlane nesnesinden sinyal bekleyen bir slot fonksiyonudur; MOOD’ un içsel kullandıǧı bir fonksiyondur ve komut satırından çaǧırılmamalıdır. İlk parametre olay tipi (fare tıklaması ya da hareketi gibi), ikinci ve üçüncü parametreler olayın meydana geldiǧi koordinatlar ve son parametre sinyali gönderen nesnenin başlangıç adresidir. Üçüncü parametrenin kullanılabilmesi için casting denen bir nesne biçimlendirme operasyonunun gerçekleştirilmesi gerekir. Ana pencere üzerindeki toplam yük göstergesine hassastır ve farenin işaret ettiǧi pad’ in taban sayımı alınmış zaman izdüşüm histogramını çizer. 51 Int t readMappingInfo ( ) Yeri mapFileL[ ] tarafından tutulan dosyadan ALTRO tablosunu okur. Basarı/hata durumunda çaǧırana 0/1 döndürür. void reload (Int t) Bu fonksiyon, Strip/Un-Strip düǧmesine baǧlıdır ve çaǧırılması durumunda ilgili nesnelerin başlangıç adreslerini bulur, olayı yeniden hesaplar ve göstergeleri günceller. Düǧmenin hangi amaçla kullanıldıǧı bilgisi, fonksiyona parametre olarak verilen 0 veya 1 ile belirlenir. void saveDATEevent ( ) Belirli bir anda MOOD hafızasına yüklenmiş durumda olan olayın, DQM EVENT çevresel deǧişkeni ile tutulan dizin içine, tek olay içeren bir DATE dosyası olarak kaydedilmesini saǧlar. void setDATEoptions (const char* nameOfMp = NULL, int catchAllEvents = -1, int monitorOffLine = -1, int declareMonitor = -1, int swapping = -1, int setNowait = -1) DATE ile ilgili sistem ayarlarının ilgili deǧişkenlere atanması için kullanılır. Öntanımlı -1 ve NULL deǧerleri, ilgili parametreye herhangi bir atama yapılmayacaǧını belirtmektedir. Parametrelerin istenen sınırlar içinde olması durumunda, atamanın başarılı olduǧunu belirten bir mesaj ekrana basılır. void setDQMoptions (int rangeMin = -1, int rangeMax = -1, int currentPalette = -1, int ColorScales = -1, int Visibles = -1, int subThreshold = -1, int staticMin = -1, int staticMax = -1, int nBins = -1) MOOD ile ilgili sistem ayarlarının ilgili deǧişkenlere atanması için kullanılır. Öntanımlı -1 deǧerleri, ilgili parametreye herhangi bir atama yapılmayacaǧını belirtmektedir. Parametrelerin istenen sınırlar içinde olması durumunda, atamanın başarılı olduǧunu belirten bir mesaj ekrana basılır. void sizeDistro ( int nEvents = 20000) Olay büyüklük daǧılımı üretmek için, olay kayıtlarının okunmaya başlamasını saǧlar. Aldıǧı parametre, daǧılımı üretmek için toplanmak istenen olay sayısıdır. Güncellenme frekansı kUPDATE isimli yerel bir deǧişken ile belirlenir ve setNoWait global deǧişkeni 1 ise istendiǧi gibi çalışmayacaktır çünkü veri toplama sisteminin olay üretmediǧi ilk anda MOOD, grafik arayüz işlemleri üzerinden döngüye devam edecek ve daǧılımı üreten döngü-fonksiyondan çıkılacaktır. void sizeDistroReset ( ) Olay büyüklük daǧılım histogramını 0 ile doldurup göstergeyi günceller. nBins global deǧişkeninin her deǧiştirilişinde bu fonksiyon çaǧırılmalıdır, aksi halde 52 yanıltıcı bir daǧılım üretilecektir. Yüklenen olay, olay büyüklük daǧılımına şu şekilde katkı yapar: ¶ µ OlayB üyüklüǧü × nBins −1 (3.1) int F ark burada F ark = AltSınır − Ü stSınır (3.2) olarak tanımlanır. Alt ve üst sınırlar olay büyüklük daǧılımının hangi sınırlar arasında üretilmek istendiǧini belirler; örneǧin bu deǧişkenlerin 1000 ve 8000 olarak belirlendiǧi varsayılırsa bunun anlamı, 1 ile 8 kByte aralıǧındaki olayların daǧılıma katkı yapacaklarıdır. void updatePopup ( ) İçsel bir fonksiyon olan updatePopup(), sistem ayarlarının dosyadan okunmasının ardından, ana pencere üzerindeki MOOD menü seçeneklerinin geçerli sistem ayarlarını yansıtabilmesi için, kullanılır. Bu fonksiyon DATE sistemi ile haberleşmez sadece menü nesnelerinin yanlarına tik koyar veya daha önce konulmuş tikleri kaldırır. DATE sistemi ile haberleşme hem sistem ayarlarını tutan global deǧişkenler hem de MOOD menü nesnelerinin hangilerinin işaretlendiǧi göz önüne alınarak gerçekleştirilir. void writeConf ( ) Belirli bir anda geçerli sistem ayarlarının, confFileL[ ] ile işaret edilen ikilik sistem dosyaya yazılması için kullanılır. Bölüm 4 TARTIŞMA VE SONUÇ Bu tez çalışmasında ALICE deney düzeneǧinin toplayacaǧı tüm veriyi gözlemleyebilecek biçimde tasarlanmış bir yüksek seviyeli canlı veri izleyicisi geliştirilmiştir. MOOD, ALICE deneyinin geçerli durumu göz önüne alınarak kararlı çalışan ilk sürümünde sadece TPC test verisi üzerinde denenmiş ve başarılı sonuçlar alınmıştır. MOOD’ un, bu test verisini izlemesi sırasında hatalı donanımlar bulunmuş ve hem DATE yapay veri üreteci kullanılarak hem test verisi üzerinde olay büyüklüǧü daǧılımı başarıyla üretilebilmiştir. ALICE deneyi veri toplama sistemi DATE’ in monitor.h başlık dosyasında tanımlanmış olan izleme kütüphaneleri üzerinde hata denetimi (debugging) gerçekleştirilmiş ve kaynak kodun ilgili kısımları yeniden yazılmıştır. MOOD’ un bundan sonraki geliştirilme süreci, ALICE alt dedektör sistemlerinin de içerilmesi biçiminde devam edecektir. Öncelikle HMPID ve ITC sistemlerinin de izleme kapsamına alınması ve daha da önemlisi alınan verinin yalın dedektörler temelli deǧil, tüm dedektörlerin bir arada olduǧu bir kompozisyon olarak görüntülenebilmesi gerekmektedir. Göreceli olarak düşük seviyeli bir veri görüntüleyici olmaktan çok, tüm dedektör sistemlerinin içerildiǧi ve olayın dedektör geometrisi veri tabanını kullanarak, ALICE tarafından algılanışını görüntüleyebilen göreceli olarak yüksek seviyeli bir monitör haline gelmelidir. Bu gelişim, tüm ALICE çalışma gruplarının ortak ilerleyişine baǧlıdır; dolayısıyla MOOD, ALICE deneyinin en son durumunda ancak son şeklini alabilecektir. Veriyi izleme • Okuma Kontrolü: TCP/IP üzerinden DATE ile haberleşme • Veri Okuma Hızı: olay büyüklük daǧılımı • Olay Göstergesi: canlı ve/veya canlı olmayan olayın grafik ortamda yeniden inşası bileşenlerinden meydana gelirken veriyi analiz etme • canlı ve canlı olmayan veri için olay formatının analiz edilmesi • her bir pad için tabansayım ve gürültünün elde edilerek daha sonra kullanılmak üzere bir tablo meydana getirilmesi (MOOD her olay için tabansayımı baştan hesaplar, bir tablodan okumaz ve bu yaklaşım zamanla kaçınılmaz olan tabansayım seviyesindeki deǧişimlere daha hassastır) 53 54 • Cluster analizi ile TPC’ deki iyonizasyon konumlarının hassas tayini ve bu işlemin verimlilik analizi (MOOD bunu gerçekleştirmez) • İz bulma analizi ve bu işlemin verimlilik analizi (MOOD bunu gerçekleştirmez) bileşenlerinden meydan gelir. Veriyi izlemekten onu analiz etmeye doǧru atılacak adımlar yukarıdaki maddeler ile özetlenebilir. Geliştirilmeye açık bir araç olan MOOD, DATE ve ROOT kütüphane fonksiyonlarının da zaman içindeki gelişmelerine uyarak farklı işlevleri bünyesinde toplayabilecek ve canlı veri izleyicisi olmaktan canlı olmayan veri üzerinde temel bazı analizleri yapabilen daha geniş çalışma alanına sahip bir yazılım halini alabilecektir. Bölüm 5 KAYNAKLAR [1] ALICE Collaboration, 1995, ALICE Technical Proposal for A Large Ion Collider Experiment at the CERN LHC, CERN/LHCC/95-71, LHCC/P3, ISBN 92-9083-077-8 [2] DATE User’s Manuel, Internal Note/DAQ ALICE-INT-2002-036, CERN [3] ARREGUI M., CARENA W., CHAPELAND S., CSATO P., DENES E., DIVIA R., EGED B., JOVANOVICH P., KISS T., LINDENSTRUTH V., MEGGYESI Z., NOVAK I., RADEMAKERS F., ROEHRICH D., RUBIN G., TARJAN D., TOTH N., SCHOSSMAIER K., SKAALI B., SOOS C., STOCK R., SULYAN J., VANDE VYVRE P., VASCOTTO A., VILLALOBOS BAILLIE O., VISSY B., 2001, The ALICE DAQ: current status and future challenges, Computer Physics Communications, 140, 117-149 [4] BERGER J., FRANKENFELD U., LINDENSTRUTH V., PLAMPER P., RÖHRICH D., SCHAFER E., SCHULZ M. W., STEINBECK T. M., STOCK R., SULIMMA K., VESTBO A., WIEBALCK A., 2002, TPC data compression, Instruments and Methods in Physics Research, A 489, 406-421 [5] BRUN R., RADEMAKERS F., PANACEK S., BUSKULIC D., ADAMCZEWSKI J., HEMBERGER M., WEST N., 2002, ROOT Users Guide 3.02c, CERN [6] ÇOBANOǦLU Ö., 2003, MOOD User’s Guide V01.1, CERN [7] FRANKENFELD U., AUGUSTINSKI G., BRAUN-MUNZINGER P., DAUES H., FIESS J., GARABATOS C., HEHNER J., IVANOV M., RENFORDT R., SANN H., SCHMIDT H. R., STELZER H., VRANIC D., 2002, The ALICE TPC Inner Readout Chamber: Results of Beam and Laser Tests, Internal Note/TPC ALICE-INT-2002-030, CERN [8] BRUN R., RADEMAKERS F., 1997, ROOT - An Object Oriented Data Analysis Framework, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A 389, 81-86 55 56 ÖZGEÇMİŞ 1978 yılında Çanakkale’ de doǧdu, ilk ve orta öǧrenimini yurdun onun üzerinde farklı ilçesinde tamamladı. Ziya Kalkavan Anadolu Denizcilik Meslek Lisesi, Gemi Elektroniǧi ve Haberleşme Bölümü’ nden sonra İstanbul Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü’ nü bitirdi ve ardından aynı üniversitenin Fen Bilimleri Enstitüsü, Nükleer Fizik programı’ na kaydoldu. Halen İ.Ü. Nükleer Fizik Anabilim Dalı’ nda araştırma görevlisi olarak çalışmaktadır.