System zur Datennahme
Zur Bestimmung der Luminosität wird ein Datennahmesystem benötigt, das in der Lage ist die hohe Datenrate der Sensoren in Echtzeit zu verarbeiten und die benötigten Spurinformationen zu extrahieren. Dazu wird ein mehrlagiges Datenaufnahemsystem entwickelt.
Die Frontend-FPGAs dienen dazu die 8b10b encodierten Trefferdaten der Sensoren in Form von LVDS-Signale bei Geschwindigkeiten von bis zu 1.6 Gb/s entgegenzunehmen und einige erste Verarbeitungsschritte vorzunehmen. Dazu zählt zum Beispiel die Decodierung der Trefferkoordinaten und das Umwandeln der Zeitinformation von einem Gray-codierten Zähler in einen Binärzähler. Um die Treffer des Luminositätsdetektors später mit Ereignissen im PANDA-Detektor korrelieren zu können, wird an dieser Stelle auch die globale Zeitinformation von PANDA (SODA) in den Datenstrom integriert. Als Frontend-Board ist das Hades Trigger and Readout Board vorgesehen.
Die Datenströme der einzelnen Frontend-FPGAs werden in einer Schicht weiterer FPGA-Boards, sogenannte Data Concentrator, zusammengeführt. Da die Treffer der Sensoren nicht zeitlich geordnet ausgelesen werden, erfolgt hier auch eine Sortierung der Trefferinformationen anhand der Zeitstempel. Der sortierte und zusammengeführte Datenstrom wird über optische Datenkabel an Rechner mit schnellen Grafikkarten geführt. Dort wird er über PCIe-FPGA Karte in den Speicher des Rechners überführt.
Zur Rekonstruktion der Spuren muss in den Trefferdaten zunächst nach Spurkandidaten gesucht werden. Dazu werden nur Treffer betrachtet, die in einem Zeitfenster umeinander liegen. Es diesen Treffern werden dann sogenannte Triplets kombiniert und Triplets mit minimalem Winkel gesucht. Ein Satz von Triplets kann zu einer Spur kombiniert werden, falls diese zwei Treffer in benachbarten Lagen des Luminositätsdetektors teilen. Um die Spurparameter der so gefundenen Spur zu erhalten, wird schließlich ein General Broken Line Fit ausgeführt, welcher in der Lage ist, die Vielfachstreeung in den Detektorlagen zu berücksichtigen.
Die so gewonnen Spurparameter werden zusammen mit den entsprechenden Treffern gespeichert, um später offline weiterverarbeitet zu werden. Treffer, die keiner Spur zugeordnet werden konnten, werden verworfen.