Advanced monitoring for the Serial Link Processor of the ATLAS Fast TracKer (FTK) system.:
Creators: name: Νερούτσος, Παναγιώτης Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2014
Subjects: προηγμένα συστήματα παρακολούθησης
FTK ATLAS
FPGA
monitoring modules

description: In this document the Fast TracKer (FTK) system of ATLAS experiment is briefly explained and analyzed to its structure, its components and its functioning. Aristotle University of Thessaloniki (AUTH) e-LAB is part of the FPGA development team and so our future goal is to develop, implement and debug on hardware the firmware for each FPGA of the Associative Memory board. The Associative Memory (AM) board carries out the demanding task of the pattern recognition and it consists of six FPGAs for flexible control logic. The aim of this thesis is the implementation of monitoring modules inside the AM board which will indicate the loss of synchronization errors of the end event words. This module detects the end event reference word from the parallel bus input and compares this word to find which buses had lost synchronization. The majority vote logic was implemented for this module because of the errors that may occur during the communication of the HIT chip with other modules. Also, a new logic was implemented to the SpyBuffer modules. The SpyBuffers are attached to every bus and their task is to help us to easily monitor the incoming data flow. The SpyBuffers contain a circular memory and a status register. This dual port memory is controlled by the freeze signal which is propagated to every board of the AM board. The new freeze logic checks for losses of synchronization errors and a certain bit in the End Event word in order to trigger the signal and pause the SpyBuffer writing process. This new logic is implemented with a handshake of HIT chip and Control chip. The scope of our work is to develop modules for the AM board system such as the loss of synchronization modules, the new freeze logic, the Spy Buffers and the module of the execution cycle measurement. So far, those systems have been tested and working without issues but further changes will be made. These systems provide an online monitoring tool of the dataflow and can be part on each new module which will be developed in the FTK system.
description: Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται σύντομα η αρχιτεκτονική, η δομή και η λειτουργικότητα του Fast TracKer (FTK) συστήματος για τον ανιχνευτή ATLAS. Το Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης και ο τομέας Ηλεκτρονικής συμμετέχει στην ομάδα ανάπτυξης firmware για τα FPGA που χρησιμοποιούνται. Ως κύριος στόχος μας είναι η ανάπτυξη καινούριων μονάδων, η υλοποίησή τους και η μεταφορά αυτών στο hardware για κάθε FPGA της πλακέτας Associative Memory. Η Associative Memory (AM) board είναι υπεύθυνη για ένα πολύ απαιτητικό κομμάτι του συστήματος και πιο συγκεκριμένα, αυτό του pattern recognition. Επίσης, αποτελείται από μία αλυσίδα από 6 FPGA που τοποθετούνται με τον τρόπο αυτό για ευελιξία στον έλεγχο και στις αλλαγές που επιδέχεται το σύστημα. Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η υλοποίηση μονάδων για τη παρακολούθηση των δεδομένων μέσα στη πλακέτα AM. Οι μονάδες αυτές υποδεικνύουν τα σφάλματα στα σήματα λόγω έλλειψης συγχρονισμού όταν έχουμε end event (δεδομένα με συγκεκριμένη δομή που υποδεικνύουν το τέλος της επεξεργασίας του γεγονότος Ν). Αυτό το σύστημα ανιχνεύει την end event word αναφοράς από τα παράλληλα δεδομένα εισόδου και προβαίνει σε συγκρίσεις για να βρει ποια κανάλια (buses) έχουν χάσει τον συγχρονισμό. Επίσης, κατά τη διάρκεια της ροής των δεδομένων γίνεται μέτρηση των σφαλμάτων αυτών για κάθε κανάλι δεδομένων. Το σύστημα αυτό αναπτύχθηκε με τη λογική του majority vote λόγω των σφαλμάτων που μπορούν να προκύψουν κατά την επικοινωνία μεταξύ των διαφόρων στοιχείων του AM board. Επιπλέον, υλοποιήθηκε μία νέα λογική στη λειτουργικότητα των SpyBuffers. Οι SpyBuffers είναι συνδεδεμένοι σε κάθε κανάλι δεδομένων και η λειτουργία τους βοηθάει στη παρακολούθηση κατά τη κανονική ροή των δεδομένων. Οι SpyBuffers αποτελούνται από μία circular memory και έναν status register. Η dual port memory ελέγχεται από το σήμα freeze που διαδίδεται σε κάθε πλακέτα του AM συστήματος. Η καινούρια λογική που υλοποιήθηκε ελέγχει για σφάλματα λόγω έλλειψης συγχρονισμού (loss of sync errors) καθώς και για ένα συγκεκριμένο bit μέσα σε κάθε end event word για να ενεργοποιήσει το σήμα αυτό και να αναστείλει τη λειτουργία του SpyBuffer (freeze). Η νέα αυτή λογική υλοποιήθηκε με ένα handshake του HIT chip και του Control chip καθώς και ένα σήμα που υποδεικνύει τι σφάλμα προέκυψε κάθε φορά. Ο σκοπός της εργασίας μας ήταν η ανάπτυξη διαφορετικών μονάδων για την AM board όπως τη μονάδα παρακολούθησης συγχρονισμού των δεδομένων και οι μονάδες για την εφαρμογή της νέας λογικής στο σήμα freeze των SpyBuffers. Μέχρι σήμερα η λειτουργικότητα των μονάδων έχει επιβεβαιωθεί και λειτουργούν χωρίς περαιτέρω προβλήματα, αλλά θα γίνουν επιπλέον αλλαγές. Τα συστήματα αυτά προσφέρουν ένα σύστημα παρακολούθησης της ροής των δεδομένων και μπορούν να εφαρμοστούν και σε άλλες μονάδες που αναπτύσσονται για το σύστημα FTK.