Commissioning of the ATLAS Level-1 Trigger with Cosmic Rays
欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的ATLAS探测器将暴露在40兆赫的质子-质子碰撞中。设计了一个三级触发系统，以选择潜在的感兴趣的事件，并将输入速率降低到100-200 Hz。第一触发电平（LVL 1）在定制的电子设备中实现，第二和第三触发电平在软件中实现。基于热量计信息和专用μ子触发探测器中的命中，LVL 1决定由中央触发处理器做出，产生小于100 kHz的输出速率。在此阶段，触发决策的允许延迟小于2.5微秒。ATLAS现场的最终LVL 1触发系统的安装工作正在全面展开，将于今年晚些时候完成。我们提出了一个状态报告的主要组成部分的第一级触发器和现场调试的完整的触发链与宇宙射线μ子。
2007-11-06 hep-ex physics.ins-det
The Phase-1 Upgrade of the ATLAS Level-1 Endcap Muon Trigger
对于运行3（从2021年开始），LHC的瞬时光度将显著增加到当前值的1.5倍，这将导致收集到更大的统计数据，并增强对新物理的敏感性。ATLAS Level-1端盖μ子触发器的第1阶段升级对于保持运行3的物理验收至关重要。描述了一种新的触发逻辑，用于与磁场内外的探测器重合，并显示其可将触发率降低至低于运行3中所需的水平。一个新的触发板，NSL，整合所有的信息，从各种探测器，已被开发，并成功地证明了新的逻辑在FPGA上的实施。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
The RPC-based proposal for the ATLAS forward muon trigger upgrade in view of super-LHC
目前的ATLAS前向μ子探测器的最里面的站需要升级为超级LHC。我们提出了一种替代方案，用一个三明治探测器组成的几层小半径的连续漂移管室（sMDT）的精确跟踪测量和两个站的多间隙电阻板室（mRPC）的触发目的。我们描述了升级后的探测器的布局和触发策略。为了满足超级LHC的要求，需要对ATLAS桶区使用的RPC进行一些修改。已经对所提出的mRPC定时分辨率、空间分辨率和速率能力进行了各种研究。
2012-10-25 hep-ex physics.ins-det
The Upgrade of the ATLAS Electron and Photon Triggers towards LHC Run 2 and their Performance
电子和光子触发涵盖从5 GeV到几个TeV的横向能量是必不可少的信号选择在各种各样的ATLAS物理分析研究标准模型过程和寻找新的现象。例如，包括轻子和光子在内的末态在希格斯粒子的发现和测量中发挥了重要作用。专用触发器还用于收集校准、效率和伪率测量的数据。ATLAS触发系统分为基于硬件的（1级）和基于软件的高级触发器（HLT），这两个系统都在大型强子对撞机长期关闭期间进行了升级，为2015年的数据采集做准备。不断增加的亮度和更具挑战性的堆积条件以及更高的质心能量要求优化每个级别的触发选择，以控制速率并保持高效率。为了提高性能，在HLT中引入了多变量分析技术。ATLAS电子和光子触发器及其性能的演变，包括从LHC运行2操作的早期的初步结果。
2015-11-01 hep-ex physics.ins-det
A Highly Selective First-Level Muon Trigger With MDT Chamber Data for ATLAS at HL-LHC
高度选择性的触发器是必不可少的物理方案的ATLAS实验在HL-LHC的瞬时光度将是大约一个数量级大于LHC的瞬时光度运行1。由于电阻板和薄间隙触发室的中等动量分辨率，第一级μ子触发率由低于标称触发阈值的低动量μ子主导。使用精密μ子漂移管室的数据进行触发决策，可以充分降低HL-LHC的高触发率。这需要实现快速MDT读出链和具有至多6微秒的延迟的快速MDT轨道重构算法。快速读出链的硬件演示器已在CERN伽马辐照设施的HL-LHC操作条件下成功测试。在快速触发处理器上实现了快速航迹重建算法。
2016-04-26 hep-ex physics.ins-det
Performance of the upgraded PreProcessor of the ATLAS Level-1 Calorimeter Trigger
ATLAS Level-1量热仪触发器的预处理器通过数字化、同步和校准从ATLAS量热仪发送的模拟触发信号来准备这些信号，以重建横向能量沉积，然后将其用于进一步处理以识别事件特征。在2013年至2014年LHC第一次长时间关闭期间，预处理器的核心组件多芯片模块被升级版本所取代，这些升级版本采用现代ADC和FPGA技术，以确保在LHC运行2的高堆积环境中获得最佳性能。本文介绍了新的多芯片模块的特点，以及对信号处理的改进。
2020-11-12 hep-ex physics.ins-det
Development of a Highly Selective First-Level Muon Trigger for ATLAS at HL-LHC Exploiting Precision Muon Drift-Tube Data
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）将提供一个独特的机会来探索物理学的本质，超越强和电弱相互作用的标准模型。高度选择性的第一级触发器对于HL-LHC的ATLAS实验的物理方案至关重要，其中瞬时光度将超过LHC Run 1的瞬时光度约一个数量级。ATLAS第一级μ子触发率主要由低动量μ子控制，这是因为RPC和TGC触发室的中等动量分辨率而被接受的。利用精密μ子漂移管（MDT）室的数据进行一级触发决策，可以克服这一局限性。这需要将MDT命中连续快速传输到检测器外触发逻辑和快速跟踪重建算法。μ子触发率的减少，可实现与建议的新的触发概念，一种新的快速跟踪重建算法的性能，和第一个硬件演示的方案与μ子测试束数据在欧洲核子研究中心伽马辐照设施进行了讨论。
2017-01-31 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ATLAS Tau and Missing Energy triggers with 7 TeV proton proton collisions at the LHC
利用2010年春季在大型强子对撞机（LHC）上收集的{ \surd }s = 7 TeV质子-质子碰撞的数据，对ATLAS tau和丢失能量触发器的性能进行了研究。对tau和缺失横向能量触发的数据和蒙特卡罗模拟进行了比较。以及丢失的横向能量触发量与其离线重建的对应量之间的比较。Tau触发结果与来自蒙特卡罗模拟的预测比较良好。τ簇射形状的数量观察到轻微的偏差。目前正在研究造成这种差异的可能来源，例如对潜在事件的模拟。通过事件滤波器重建的缺失横向能量与离线结果具有良好的相关性。此外，碰撞数据和蒙特卡罗模拟的结果之间有很好的协议。
2010-10-05 hep-ex physics.ins-det
Commissioning of the ATLAS Electron and Photon Trigger Selection
LHC自2009年底启动以来，触发器调试工作正在如火如荼地进行。ATLAS触发器系统分为三个级别：基于硬件的第一级触发器，以及基于软件的第二级触发器和事件过滤器，统称为高级触发器（HLT）。最初，根据1级选择在线选择事件，运行HLT算法，但不拒绝任何事件。这是调试这些触发器以确保其正确运行并随后启用HLT选择的重要步骤。由于LHC亮度的增加和QCD截面的增大，这已成为从J/ $Ψ$、底、粲、W和Z衰变中选择轻子的重要步骤。本报告概述了电子和光子选择的触发性能。示出了与离线重建的在线选择变量的比较，以及与MC模拟的数据的比较，在该MC模拟上执行当前选择调谐。
2010-09-30 hep-ex physics.ins-det
Hardware-based Tracking at Trigger Level for ATLAS: The Fast TracKer (FTK) Project
物理碰撞在13 TeV预计在LHC与平均40-50质子碰撞每束交叉在标称条件下。触发级跟踪是在高堆积条件下控制速率同时保持相关物理过程的良好效率的重要工具。Fast TracKer是ATLAS探测器触发器升级的组成部分。对于通过1级触发器的每个事件（最大速率为100 kHz），FTK从硅探测器的所有通道接收数据，为高电平触发器提供跟踪信息，以确保选择对堆积具有鲁棒性。FTK执行基于硬件的轨道重建，使用基于使用定制芯片的关联存储器，设计用于以非常高的速度执行模式匹配。它在低分辨率（道路）下找到候选轨迹，这些轨迹是FPGA完成的全分辨率轨迹拟合的种子。将介绍FTK系统的概述，重点是模式匹配过程。此外，预期的性能和ATLAS触发系统内的FTK集成将进行讨论。
2015-12-17 hep-ex physics.ins-det
Performance and Quality Control of a Radiation-Hard 12-bit 40 MSPS ADC for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Trigger Readout Electronics Phase-I Upgrade at the LHC
为欧洲核子研究中心（CERN）大型强子对撞机ATLAS液氩量能器的触发读出电路第一阶段升级设计了一个抗辐射的四通道12位40 MSPS流水线模数转换器（ADC）。定制设计的最终版本，在商业130 nm CMOS工艺制造，提出并发现，以满足系统的模拟性能和辐射耐受性的要求。描述了17200 ADC的质量控制程序，并给出了结果。
2020-03-06 hep-ex physics.ins-det
Upgrade of the ATLAS Muon Trigger for the SLHC
在大型强子对撞机上进行的ATLAS实验的外壳由环形空心磁铁系统组成，以便精确测量μ子的横向动量p $_T$，这在许多物理通道中是有趣的物理过程的标志。为了精确确定μ子动量，使用具有高位置精度的漂移管室（MDT），而为了快速识别μ子轨道，使用具有高时间分辨率的室，其能够选择高于预定义p $_T$阈值的μ子用于ATLAS触发系统的第一级（1级触发）。当大型强子对撞机的亮度将在大约十年后升级到目前标称值（SLHC）的4-5倍时，ATLAS Level-1触发系统的选择性将必须改进，以应对100 kHz的最大允许触发率。对于ATLAS μ子谱仪的1级触发，这意味着单个μ子的p $_T$阈值的增加。然而，由于触发室的空间分辨率有限，对~20 GeV/c以上的径迹的选择性不足以有效降低1级速率。我们描述了如何在MDT精密腔室中测量的轨道坐标可用于决定性地提高高动量轨道的选择性。还将讨论由此导致的延迟增加。
2010-10-31 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ATLAS RPC detector and Level-1 muon barrel trigger at $\sqrt{s}=13$ TeV
大型强子对撞机（LHC）上的ATLAS实验采用了由一级硬件触发器（L1）和基于软件的高级触发器组成的触发系统。L1 μ子触发系统选择μ子候选者，将它们分配给正确的LHC束流交叉，并将它们分类为六个横向动量阈值类之一。L1 μ子触发系统使用连续板室（RPC）在ATLAS探测器的中心（桶）区域产生μ子诱导的触发信号。ATLAS RPC布置在六个同心层中，并在弯曲功率为1.5至5.5 Tm的环形磁场中工作。RPC探测器由约3700个气体体积组成，总表面积超过4000 m2 $^2$。本文报告了RPC探测器和L1 μ子桶触发器的性能，使用ATLAS实验在2018年以13 TeV的质心能量记录的60.8 fb $^{-1}$质子-质子碰撞数据。利用$Z$玻色子衰变为μ子对的方法研究了探测器和触发器的性能。RPC探测器的响应，效率和时间分辨率的测量报告。测量的L1 μ介子桶触发效率和速率，以及测量的μ介子候选人的选定样品的属性。RPC电流，计数率和平均雪崩电荷的测量使用零偏置碰撞。最后，RPC探测器的响应和效率进行了研究，在不同的高电压和前端的阈值设置，以外推探测器响应预期的高亮度LHC的高亮度。
2021-07-28 hep-ex physics.ins-det
Real time data analysis with the ATLAS Trigger at the LHC in Run-2
ATLAS探测器的触发选择能力已显着增强的LHC运行-2，以应付更高的事件率和大量的同时相互作用（堆积）每质子束交叉。一个新的硬件系统，旨在分析实时事件拓扑的水平-1在2017年全面投入使用。预计将于2018年实时使用的基于硬件的轨道重建系统旨在以其全输入速率向高级软件触发器提供轨道信息。高级触发器选择主要依赖于类似离线的重建技术，并且在某些情况下依赖于多变量分析方法。尽管2017年下半年LHC运行突然发生变化，导致堆积增加，因此触发算法的CPU使用率也增加，但由于触发系统的鲁棒性和冗余性，以及与LHC和其他实验一致的调平光度方案的使用，在线运行的触发器组（所谓的触发菜单）只进行了微小的修改。本报告简要而全面地回顾了ATLAS触发系统在2017年的实时性能。将考虑触发器的最相关参数（收集信号的效率和输出数据速率）以及在高级触发器CPU群上实时运行的算法的某些方面的细节。
2020-09-17 hep-ex physics.ins-det
Global Trigger Technological Demonstrator for ATLAS Phase-II upgrade
在LHC的ATLAS探测器将经历一个主要的第二阶段升级的高亮度LHC。这次升级影响到所有主要的ATLAS系统，包括触发器和数据采集系统。作为0级触发器系统的一部分，全局触发器使用全粒度热量计单元来执行算法，细化触发器对象并应用拓扑要求。全球触发器使用全球通用模块作为其设计的构建块。为了实现高输入和输出带宽以及强大的处理能力，全球通用模块将承载最先进的FPGA和光学模块。为了评估以高数据速率（高达28 Gb/s）运行的新一代光模块和FPGA，设计并测试了全球触发技术演示板。该板的主要硬件模块是Xilinx Virtex Ultrascale+9 P FPGA和一些光学模块，包括高速Finisar BOA和Samtec FireFly模块。已对分别以25.65和27.58 Gb/s运行的Finisar BOA和Samtec FireFly光模块进行了长期链路测试。成功的结果表明，良好的性能的光模块与FPGA通信时，已获得。本文提供了一个硬件概述和测量结果的技术演示。
2020-10-15 hep-ex physics.ins-det
Design and Evaluation of LAr Trigger Digitizer Board in the ATLAS Phase-I Upgrade
LHC升级计划在2021年至2023年的运行3期间提高瞬时光度。ATLAS液氩（LAr）量热计触发读出电子设备的第一阶段升级将在2019-2020年LHC第二次长时间关闭期间安装。在这次升级中，引入了所谓的超级单元，以从LAr量热计向1级触发处理器提供更高粒度、更高分辨率和纵向簇射形状信息。一个新的LAr触发数字化板（LTDB）将操纵和处理320个通道的超级细胞信号，并通过40个光纤链路将其传输到后端，在后端数据被进一步处理并传输到触发处理器。五对双向GBT链路用于ATLAS TDAQ系统中前端链路交换（FELIX）的慢速控制。LTDB还通过新的基准面将64个求和的模拟信号输出到当前塔构建器板。开发了一个测试系统，对LTDB的所有功能进行测试，并进行性能测量。设计了一个后端PCIe卡，该卡具有与ATLAS触发、时间和控制系统接口的电路。它可以控制注入信号的产生到LTDB的性能测试。它还配置和校准LTDB上的所有ASIC。
2018-06-22 hep-ex physics.ins-det
Configuration of the ATLAS Trigger System
在本文中，一个概念性的概述，预计配置ATLAS触发系统的软件。两个功能的软件原型已经开发配置ATLAS Level-1仿真和高级触发器软件。到目前为止，重点是在两个触发系统之间采取一致的办法，并满足其要求，同时考虑到“感兴趣区域”机制对ATLAS 2级触发的具体使用情况。将来，这两个系统的配置将结合起来，以确保整个ATLAS触发系统的选择配置一致。
2003-06-05 physics.ins-det
Development of a resource-efficient FPGA-based neural network regression model for the ATLAS muon trigger upgrades
本文报道了一种资源高效的基于FPGA的神经网络回归模型的发展，在未来的硬件μ子触发系统的ATLAS实验在大型强子对撞机（LHC）的潜在应用。有效的实时选择μ子候选是ATLAS物理方案的基石。随着计划中的ATLAS对高亮度LHC的升级，将安装一个全新的基于FPGA的硬件μ子触发系统，该系统将在10 $μs$延迟窗口内处理全部μ子探测器数据。计划用于此次升级的大型FPGA设备应该有足够的备用资源，以允许部署机器学习方法，以改进μ子候选者的识别和寻找新的奇异粒子。我们的神经网络回归模型有望提高拒绝的主要来源的背景触发事件在中央探测器区域，这是由于μ子候选人具有低横动量。该模型在FPGA中使用157个数字信号处理器和大约5，000个查找表来实现。当使用320 MHz时钟频率在FPGA器件中实现时，模拟的网络延迟和死区时间分别为122和25 ns。还开发了另外两种FPGA实现，以研究设计选择对资源利用率和延迟的影响。我们的FPGA实现的性能参数完全符合未来μ子触发系统的要求，因此为ATLAS实验未来的数据采集部署机器学习方法提供了可能性。
2023-02-10 hep-ex physics.ins-det
The updated ATLAS Jet Trigger for the LHC Run II
在目前的关闭之后，LHC即将恢复运行，进入新的数据采集期，届时它将以更高的光度、事件率和质心能量运行。新的条件将对ATLAS在线触发重建和选择系统施加更苛刻的约束。为了应对这种增加的限制，ATLAS高级触发器，放置在第一个基于硬件的1级触发器之后，已经通过合并两个先前分离的基于软件的处理级别进行了重新设计。在新的联合处理层中，算法在相同的计算节点上运行，从而共享资源，最小化从检测器缓冲器的数据传输，并增加算法的灵活性。喷流触发软件选择包含高横向动量强子喷流的事件。它需要最佳的射流能量分辨率，以帮助拒绝压倒性的背景，同时保持良好的效率，为感兴趣的射流。特别是，这需要在ATLAS热量计中对三维能量沉积进行CPU密集型重建，以用作射流查找算法的基本输入。为了允许这种昂贵的重建步骤，开发了部分检测器读出方案，其有效地抑制了量热计的低活性区域并显著减少了所需的资源。本文介绍了射流触发器软件的总体结构及其物理性能。然后，我们专注于详细研究的算法的时间和性能的影响，全部和部分量热计读出计划。最后，我们展望了下一个大型强子对撞机数据采集期的喷气触发计划。
2018-01-30 hep-ex physics.ins-det
Summary of the trigger systems of the Large Hadron Collider experiments ALICE, ATLAS, CMS and LHCb
本白皮书综述了大型强子对撞机（LHC）实验ALICE、ATLAS、CMS和LHCb的触发系统，介绍其通用原理、最新进展及高亮度升级所需的新触发范式。
2024-07-24 hep-ex physics.ins-det
Performance of a First-Level Muon Trigger with High Momentum Resolution Based on the ATLAS MDT Chambers for HL-LHC
高选择性的第一级触发器对于充分利用高亮度LHC（HL-LHC）ATLAS实验的物理潜力至关重要。提出了一种新的μ子触发级的概念，该级采用精密监测漂移管（MDT）室，以显著提高第一级μ子触发的选择性。它基于现有MDT室的所有三层中的快速轨道重建，通过将第一级触发延迟延长至6微秒和HL-LHC更高的整体触发率所需的新MDT读出电子设备来实现。来自$pp$ -碰撞在$\sqrt{s} = 8\,\mathrm{TeV}$的数据被用来研究最小μ子横向动量分辨率，可以使用MDT精密腔室获得，并估计分辨率和效率的MDT为基础的触发。在所研究的所有扇区中发现分辨率优于$4.1\%$。在这种分辨率下，阈值为$18\,\mathrm{GeV}$的第一级触发器对于横向动量在桶中高于$24\,\mathrm{GeV}$且在端盖区域中高于$20\,\mathrm{GeV}$的μ子变得完全有效。
2015-11-30 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ATLAS muon triggers in Run 2
利用2015-2018年在大型强子对撞机运行2中收集的质子-质子（$pp$）和重离子（HI）碰撞数据评估了ATLAS μ子触发系统的性能。它主要是使用事件包含一对介子从$Z$玻色子的衰变，以涵盖25 GeV和100 GeV之间的中间动量范围进行评估。总的来说，单μ子触发器的效率在桶区域中约为68%，在端盖区域中约为85%。利用$J/ψ$介子、$W$玻色子和顶夸克衰变产生的μ子扩展了确定效率的$p_{\text{T}}$范围。在HI碰撞数据的性能进行了测量，并显示出良好的协议与$pp$碰撞中获得的结果。μ子触发器显示出均匀和稳定的性能，与详细模拟的预测吻合良好。具有运动学选择的专用多μ子触发器为美容，夸克和低质量物理学研究提供了支柱。这些触发器的设计，演变和性能进行了详细讨论。
2021-01-08 hep-ex physics.ins-det
ATLAS hardware-based Endcap Muon Trigger for future upgrades
LHC预计将在2022年至2024年的第三次运行中将其质心能量从13 TeV增加到14 TeV。在运行3之后，计划对高亮度LHC（HL-LHC）计划进行升级，并将于2027年开始运行，将瞬时亮度提高到其标称亮度的5.0 - 7.5倍。计划对ATLAS触发系统进行持续升级，以应对高事件率并保持物理接受度。在运行3之前的长关机期间，将安装新的探测器以提高触发性能。从运行3中引入了新的触发逻辑，结合了位于磁场外部的探测器和安装在磁场内部的新探测器的信息，以降低触发率。为了处理来自各种探测器的数据，开发了一种新的触发处理器板，并介绍了其设计。在HL-LHC的升级过程中，计划对第一级硬件部分的触发和读出系统进行升级。全粒度信息将被传输到触发处理器板，这使得在基于硬件的系统中能够进行更像离线的轨迹重建。为了处理全粒度信息并执行基于硬件的航迹重建，触发处理器板将实现具有数百对收发器和巨大存储器资源的FPGA。还将介绍运行3和HL-LHC中基于硬件的端盖μ子触发器的预期性能。
2020-10-22 hep-ex physics.ins-det
Hardware Implementation of a Fast Algorithm for the Reconstruction of Muon Tracks in ATLAS Muon Drift-Tube Chambers for the First-Level Muon Trigger at the HL-LHC
高亮度大型强子对撞机将提供一个独特的机会来探索物理学的本质，超越强相互作用和电弱相互作用的标准模型。高度选择性的第一级触发器是必不可少的物理方案的ATLAS实验在HL-LHC的瞬时光度将超过LHC运行1瞬时光度几乎一个数量级。ATLAS第一级μ子触发率主要由低动量μ子控制，这是由于电阻板和薄间隙触发室的中等动量分辨率而选择的。这种限制可以通过在第一级触发决策中包括精密μ子漂移管（MDT）室的数据来克服。这需要MDT命中到检测器外触发逻辑的快速连续传输以及在触发逻辑中执行的快速跟踪重建算法。为了证明在大约3~ $μ$ s的短的可用第一级触发延迟内重建MDT室中的轨迹的可行性，我们在Xilinx Zynq FPGA的ARM Cortex A9微处理器上实现了种子Hough变换，并使用CERN的伽马辐照设施中记录的测试束数据研究了其性能。我们可以证明，通过使用ARM处理器的Neon单指令多数据引擎并行执行4个浮点运算，可以满足具有挑战性的延迟要求。
2018-03-11 hep-ex physics.ins-det
The Phase-1 Upgrade for the Level-1 Muon Barrel Trigger of the ATLAS Experiment at LHC
LHC ATLAS实验的一级μ子桶触发器使用电阻板室（RPC）探测器。探测器上触发电子模块能够通过对来自各个探测器层的信号执行符合逻辑来识别具有预定义横向动量值（pT）的μ子。然后，探测器上的触发板将触发数据传输到探测器外的电子设备。复杂的触发系统通过组合来自桶和端盖区域的触发信息并通过将组合的μ子候选者提供给中央触发处理器（CTP）来处理传入数据。近十年来，一级触发器系统一直运行良好，尽管对触发效率和性能的要求具有挑战性，并且LHC的亮度不断增加。为了应付这些限制，已经对整个触发系统进行了各种升级，并计划在今后几年内安装其他系统。触发系统的大多数升级依赖于最先进的技术，从而可以增加处理能力和数据传输带宽，并设计更复杂的触发菜单。因此，系统可能会选择更多的触发候选项，从而支持新的物理研究或拓扑选择。在这项工作中，我们讨论了新的桶接口板的第一个原型的设计，围绕Xilinx FPGA，这将被用来传输RPC触发数据的CTP系统。该板的主要要求是支持具有固定延迟的触发数据的光传输，并允许实现新的触发算法。我们描述的硬件实现和第一次功能和集成测试的结果。
2018-06-26 hep-ex physics.ins-det
CentOS Linux for the ATLAS MUCTPI Upgrade
一个新的μ子到中央触发处理器接口（MUCTPI）是作为欧洲核子研究中心大型强子对撞机下一次运行的ATLAS 1级触发系统升级的一部分而建造的。MUCTPI有208个高速光学串行链路，用于接收来自μ子触发探测器的μ子候选。三个高端FPGA用于μ子候选的实时处理，用于将触发信息发送到触发系统的其他部分，以及用于将摘要信息发送到数据采集和监测系统。片上系统（SoC）用于MUCTPI的硬件和操作的控制、配置和监控。SoC由FPGA部分和处理器系统组成。FPGA部分提供与处理FPGA的通信，而处理器系统运行用于与ATLAS实验的运行控制系统通信的软件。在本文中，我们将描述我们的经验与运行CentOS Linux的SoC。交叉编译与现有的框架一起构建的ATLAS触发器和数据采集（TDAQ）软件正在使用，以允许部署的TDAQ软件直接在SoC上。
2020-10-15 hep-ex physics.ins-det
FPGA Implementation of a Fixed Latency Scheme in a Signal Packet Router for the Upgrade of ATLAS Forward Muon Trigger Electronics
我们提出了一个新的固定延迟的Xilinx千兆收发器，将用于在大型强子对撞机的ATLAS前向μ子谱仪的升级计划。固定延迟方案在前端数据串行器ASIC和分组路由器之间的4.8 Gbps链路中实现。为了实现固定延迟，我们在Xilinx FPGA中使用IO延迟和专用进位资源，同时尽量减少对FPGA收发器的嵌入式功能的依赖。该方案是协议无关的，可以适应其他供应商的FPGA类似的资源。本文提出了一个详细的实现固定的延迟计划，以及模拟的真实环境中的ATLAS前向μ子区域。
2015-09-21 hep-ex physics.ins-det
Design of a "Digital Atlas Vme Electronics" (DAVE) Module
ATLAS-SCT开发了一种新的ATLAS触发卡，“数字阿特拉斯Vme电子”（“DAVE”）。该单元旨在提供一系列通用的接口和逻辑资源，包括一个大型FPGA。它连接VME总线和USB主机。DAVE旨在提供精确的ATLAS CTP（ATLAS中央触发器处理器）功能，随机触发，简单和复杂的死区时间，ECR（事件计数器复位），BCR（束计数器复位）等正在生成，以提供完全相同的条件，在独立运行中经历的组合运行。DAVE提供了额外的硬件和大量的免费固件资源，允许用户添加或更改功能。大量可单独编程的各种格式的输入和输出与非常大的外部RAM和所有连接到FPGA的其他组件相结合，也使DAVE成为功能强大的多功能FPGA实用卡
2011-11-17 hep-ex physics.ins-det
Ultra-low jitter clock distribution for the trigger electronics of the New Small Wheel for the ATLAS experiment
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）计划进行一系列升级，将其瞬时光度提高到标称光度的7.5倍。增加的亮度极大地影响了ATLAS触发和读出数据速率。ATLAS μ子谱仪最里面的站，所谓的小轮，正在被一个新的小轮（NSW）系统所取代，该系统由Micromegas和小条薄隙室（sTGC）探测器组成。探测器上的辐射水平需要耐辐射电子设备。新南威尔士州边缘的辐射水平较低，允许在sTGC探测器的触发链中使用商业电子芯片，如现场可编程门阵列（FPGA）。这些FPGA需要超低抖动时钟来确保其千兆收发器（4.8 Gbps串行链路）正常工作。最初的设计是基于由CERN设计的耐辐射ASIC提供的时钟，但由于其固有的抖动和传输线上的边际错误率，必须选择不同的方法。基于商用抖动清除器、扇出芯片和驱动专用光纤的光发射器构建了额外的时钟源。新方案提供了64个低抖动时钟（32个主要和冗余）从辐射保护区（USA15）的触发电子超过60米的OM3光纤。
2021-10-25 hep-ex physics.ins-det
FELIX: the New Detector Interface for the ATLAS Experiment
在下一次重大关闭期间（2019 - 2020年），LHC的ATLAS实验将采用前端链路交换（FELIX）系统作为数据采集，探测器控制和TTC（定时，触发和控制）系统与新的或更新的触发器和探测器前端电子设备之间的接口。FELIX将作为从前端ASIC和FPGA到数据收集和处理组件的定制串行链路之间的路由器，通过商品交换网络。链路可以聚合许多较慢的链路，或者是单个高带宽链路。FELIX还将把从TTC系统接收到的LHC束流交叉时钟、固定延迟触发接受和重置转发到前端电子设备。FELIX系统使用商用服务器技术和基于FPGA的PCIe I/O卡。FELIX服务器将运行一个软件路由平台，为网络客户端提供数据服务。通过同一网络连接到FELIX系统的商品服务器将运行新的软件读出驱动程序（SW ROD）基础设施，用于事件片段构建和缓冲，支持检测器或触发器特定的数据处理，并将根据请求向ATLAS高级触发器提供数据，用于事件构建和选择。本文将涵盖FELIX的设计和状态，SW ROD，早期性能测试和集成测试的结果与几个ATLAS前端。
2018-06-22 hep-ex physics.ins-det
The first-level trigger of ATLAS
由于巨大的相互作用速率和pp碰撞的恶劣实验环境，质心能量sqrt（s）= 14 TeV，光度高达10^34 cm^-2 s^-1，LHC的实验挑战之一是触发有趣的事件。在ATLAS实验中，预见了用于此目的的三级触发系统。第一级触发器在定制硬件中实现，旨在将数据速率从40 MHz的初始聚束交叉速率降低到75 kHz左右。它的事件选择是基于来自量热计和专用μ子探测器的信息。本文介绍了一级触发系统的基本组成，包括量热触发器、μ子触发器和中央触发处理器。此外，最近的结果报告说，已获得的测试束在欧洲核子研究中心进行的研究，其中第一次成功地建立了完整的第一级触发链，并用于触发多达九个ATLAS子探测器系统的读出。
2005-12-21 physics.ins-det
The ATLAS High Level Trigger Region of Interest Builder
本文介绍了ATLAS感兴趣区域生成器（RoIB）的设计、测试和生产。该器件用作ATLAS LHC探测器的1级触发器和高电平触发器（HLT）场之间的接口。它将事件子集的所有1级数据分发给少量（16个或更少）单独的商品处理器。这些处理器又将此信息提供给HLT。这允许HLT使用1级信息将数据请求缩小到1级已识别出感兴趣对象的检测器区域。
2007-11-20 physics.ins-det
The Topological Processor for the future ATLAS Level-1 Trigger: from design to commissioning
大型强子对撞机的ATLAS探测器需要一个触发系统来有效地选择事件，以达到约400 Hz的可管理的事件存储速率。到2015年，LHC的瞬时光度将增加到3 × 10^34 cm-2s-1，这是ATLAS Trigger系统面临的前所未有的挑战。为了应对更高的事件发生率，并从物理学角度有效地选择相关事件，2015年后，一级触发机制将包括一个新的元素：拓扑处理器（L1 Topo）。目前由CERN开发的L1 Topo系统最初将由一个ATCA机箱和两个L1 Topo模块组成。高密度光电转换器（AVAGO miniPOD）将来自量热计和μ子探测器的高达1.6 Tb/s的数据驱动到两个高端FPGA（Virtex 7 -690）中，在约200 ns内进行处理。该设计已被优化，以保证良好的信号完整性的高速链路和低延迟的实时数据路径（RTDP）上的数据传输。L1 Topo以独立协议接收来自量热计和μ子探测器的数据，并将其处理为几种VHDL拓扑算法。这些算法执行几何切割，相关性和计算复杂的可观测量，如不变质量。这种拓扑切割的输出被发送到中央触发处理器。本演讲重点介绍L1 Topo的相关高密度设计特性，该特性允许使用普通PCB材料处理数百个光链路（每个高达13 Gb/s）。L1拓扑原型进行相关的测试结果，以表征高速链路的延迟（眼图，误码率，余量分析）和逻辑资源利用率的算法进行了讨论。
2014-06-17 hep-ex physics.ins-det
A configuration system for the ATLAS trigger
欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的ATLAS探测器将暴露在40 MHz的质子-质子碰撞中，这些质子-质子碰撞必须降低到存储系统允许的100 Hz。设计了一个三级触发系统来实现这一目标。我们描述了ATLAS触发链的配置系统正在建设中。它为触发系统提供决策所需的所有参数，并记录其历史。同一系统配置事件重建、蒙特卡罗模拟和数据分析，并提供用于在所有上下文中访问和操纵配置数据的工具。
2006-02-27 physics.ins-det
Tracking Triggers for the HL-LHC
CMS和ATLAS触发系统中基于硬件的轨道重建将为高亮度LHC升级提供独特的能力。概述了强子对撞机上早期的径迹触发系统，特别是Tevatron CDF和D0实验。我们讨论了CMS和ATLAS实验的计划，以实现基于硬件的轨道重建的高亮度LHC。特别关注的是升级CMS实验的跟踪触发能力。我们讨论了这种新型手柄的挑战和机遇，并审查了其实施所考虑的替代方案，以及讨论了预期的性能。CMS和ATLAS计划的轨道触发系统有不同的目标，我们比较和对比这两种方法。
2020-10-23 hep-ex physics.ins-det
Overview of ATLAS forward proton detectors for LHC Run 3 and plans for the HL-LHC
本文概述了ATLAS罗马罐探测器（AFP和ALFA）在第二次长停机期翻新改进后用于LHC Run 3的状态，并介绍了HL-LHC的未来计划。
2023-10-18 hep-ex physics.ins-det
Mass Production of a Trigger Data Serializer ASIC for the Upgrade of the Muon Spectrometer at the ATLAS Experiment
触发数据串行器（TDS）是一个定制的ASIC设计用于升级的端盖ATLAS μ子谱仪的最里面的站。它是一款具有两种工作模式的混合信号芯片，可处理多达128个检测器通道。总共生产了6，000个TDS ASIC用于探测器操作。本文讨论了一个定制的自动测试平台，我们开发的TDS ASIC提供质量控制。我们介绍的设计，测试程序，并从这个TDS测试平台获得的结果。
2019-04-18 physics.ins-det
Integration and commissioning of the ATLAS Muon spectrometer
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）上的ATLAS实验目前正在等待记录2009年春季的第一次碰撞数据。其μ子谱仪的设计目标是实现10%pT（mu）= 1 TeV/c的动量分辨率。该谱仪由三个超导空芯环形磁铁组成的系统，并装有三层连续的漂移管室（阴极带室在极前区域）作为精密探测器。筒体中的电阻板室和端盖区域中的薄间隙室提供了快速触发系统。光谱仪在过去的一年里通过了重要的里程碑。最值得注意的里程碑是端盖μ介子室内层的安装，这是ATLAS探测器在ATLAS洞穴中下降的最后一个大部件。此外，在过去两年中，大多数μ介子探测器在地下实验洞穴中组装时都使用了宇宙射线。我们将报告我们的经验与精度和触发室，光谱仪对准系统，1级触发，和ATLAS数据采集系统。还将介绍利用磁场数据对μ子系统进行的全球性能测试结果。
2008-10-16 hep-ex physics.ins-det
Overview of ATLAS Forward Proton (AFP) detectors in Run-2 and outlook for Run-3 analyses
本文介绍ATLAS前向质子（AFP）探测器在Run-2的状态与性能，涵盖径迹、飞行时间等多方面内容，展示首批分析的关键物理结果，并展望Run-3的分析工作。
2023-07-19 hep-ex physics.ins-det
Development of FTK architecture: a fast hardware track trigger for the ATLAS detector
快速跟踪器（FTK）是ATLAS触发系统的拟议升级，它将以完整的1级输出速率运行，并在2级处理开始时在整个探测器上提供高质量的重建轨迹。FTK通过利用关联存储器（AM）的大规模并行性来解决跟踪所固有的组合挑战，该关联存储器可以同时将内部检测器命中与数百万个预先计算的模式进行比较。通过使用预先计算的线性化拟合常数并利用现代商业FPGA中的快速DSP，进一步简化了匹配模式内的跟踪问题。总的来说，FTK能够计算事件中所有轨道的螺旋参数，并在大约一毫秒内应用高质量的切割。通过采用流水线架构，FTK能够以Level-1速率连续工作而没有死区时间。系统设计的定义和研究使用ATLAS全仿真。重建质量评估为零堆积的单个μ子事件，以及WH事件在LHC设计光度。FTK的结果进行了比较与离线算法的跟踪能力。
2009-10-06 hep-ex physics.ins-det
The ATLAS Level-1 Trigger: Status of the System and First Results from Cosmic-Ray Data
欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的ATLAS探测器将暴露在40 MHz交叉光束的质子-质子碰撞中。在设计光度为10^34 cm^-2 s^-1时，平均每个束团交叉有23次碰撞。三级触发系统将选择潜在的感兴趣的事件，以便将读出速率降低到约200 Hz。第一触发电平在定制的电子设备中实现，并基于粗粒度的检测器数据进行初始快速选择。它必须将速率降低10^4倍，使其小于100 kHz。其他两个连续的触发水平是在软件和PC农场上运行。我们将介绍一级触发系统的概述，并报告当前的安装状态。此外，我们显示了宇宙射线数据的分析结果记录在ATLAS实验现场最终或接近最终的硬件。
2007-07-27 physics.ins-det
ATLAS Pixel Detector: Operational Experience and Run-1 to Run-2 Transition
ATLAS实验的像素探测器在LHC的整个运行期间表现出了优异的性能。利用长时间关闭的优势，探测器从实验中取出并带到地面，为其配备新的服务区面板，修复模块并简化新的最内层，即可插入B层（IBL）的安装。概述了运行经验，像素探测器和IBL项目的翻新，以及在其建设，集成和调试的经验。
2015-05-20 hep-ex physics.ins-det
Design of a Trigger Data Serializer ASIC for the Upgrade of the ATLAS Forward Muon Spectrometer
在ATLAS前向μ子谱仪的升级中，小带薄隙室（sTGC）将用于触发和精确跟踪目的。sTGC焊盘和条形探测器均由触发路径中的触发数据串行器（TDS）ASIC读出。该ASIC有两种操作模式，分别从焊盘和条形探测器准备触发数据。焊盘模式（焊盘TDS）从一个探测器层收集多达104个焊盘的发射状态，并每25 ns以4.8 Gbps的速率将数据传输到焊盘触发提取器。焊盘触发提取器从八个探测器层收集焊盘TDS数据，并沿着μ子候选者的路径定义感兴趣的区域。在条带模式（条带TDS）中，来自多达128个条带的沉积电荷被缓冲、加时间戳，并且执行触发匹配程序以读出感兴趣区域下方的条带。条带TDS输出也以4.8 Gbps传输到以下FPGA处理电路。本文详细介绍了ASIC的设计和测试结果。
2017-07-18 physics.ins-det
First tracking performance results from the ATLAS Fast TracKer
大型强子对撞机的粒子物理学家通过将高能质子束碰撞在一起并观察碰撞的衰变产物来研究亚原子长度尺度下物质的性质。ATLAS是重建相互作用的两个通用探测器之一，作为广泛物理目标的一部分，测量希格斯玻色子的产生并寻找奇异的新现象，包括超对称性、时空的额外维度和暗物质。使用基于硬件和软件的触发器选择有趣的碰撞事件是一个主要挑战，随着未来数据中亮度的增加，这将变得更加困难。ATLAS Fast TracKer（FTK）是一种定制的电子系统，可对带电粒子进行基于硬件的快速跟踪，用于触发决策。2018年，使用质子-质子碰撞安装并调试了覆盖ATLAS探测器部分的两个FTK“Slices”，为运行3中的物理数据采集做准备。给出了FTK跟踪算法的寻轨和航迹拟合策略以及FTK切片的跟踪性能。讨论了在未来数据中应对变化的波束点和其他条件的策略。还提出了一种用于触发长寿命粒子的位移轨道的策略。
2019-11-18 hep-ex physics.ins-det
LOCx2, a Low-latency, Low-overhead, 2 x 5.12-Gbps Transmitter ASIC for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Trigger Upgrade
本文介绍了ATLAS液氩量热仪触发器升级的发射机专用集成电路LOCx 2的设计和测试结果。LOCx 2由两个通道组成，每个通道编码ADC数据的开销为14.3%，并以5.12 Gbps的速率传输串行数据，延迟小于27.2 ns。LOCx 2采用商用0.25 μ m硅/蓝宝石CMOS技术制造，采用100引脚QFN封装。LOCx 2的功耗约为843 mW。
2020-09-18 physics.ins-det
The Latency Validation of the Optical Link for the ATLAS Liquid Argon Calorimeter Phase-I Trigger Upgrade
两个光数据链数据传输专用集成电路（ASIC），基线和备份，已被设计用于ATLAS液氩（LAr）量热计第一阶段触发升级。每个ASIC的延迟以及在后端现场可编程门阵列（FPGA）中实现的其对应接收器的延迟是关键规格。在本文中，我们提出了延迟测量和模拟两个ASIC。测试结果表明，两种ASIC均达到了设计目标，并满足延迟规格。仿真和测量之间的一致性验证了ASIC延迟特性。
2020-09-14 physics.ins-det
Upgrade of the ATLAS hadronic Tile calorimeter for the High luminosity LHC
瓦式量热计（TileCal）是覆盖在大型强子对撞机ATLAS探测器中心区域的强子量热计。它是一种由薄钢板和隔热瓦交替组成的取样量热计。耦合到瓦片的波长移动光纤收集产生的光，并由光电倍增管读出。目前，几个光电倍增管的处理信号的模拟和用作触发器的第一级的输入。然后光电倍增管信号被数字化并存储在检测器上，并且仅在确认第一次触发接受后才从检测器转移。大型强子对撞机（LHC）已经设想了一系列升级，以实现高亮度LHC（HL-LHC），提供五倍于LHC标称瞬时亮度。ATLAS第二阶段升级将于2024年完成，将为HL-LHC安装探测器和数据采集系统。特别是，TileCal将对其探测器上和探测器外的电子设备进行重大更换。所有信号将被数字化，然后直接传输到检测器外的电子设备，在那里信号将被重建，存储，并以40 MHz的速率发送到第一级触发器。这将为触发系统所使用的热量计信号提供更好的精度，并将允许开发更复杂的触发算法。电子设备的变化也将有助于提高系统的可靠性和冗余度。目前正在研究三种不同的前端升级方案。广泛的实验室测试的结果和三个选项的光束，以及最新的结果的发展的电力分配和检测器外的电子。
2017-08-31 hep-ex physics.ins-det
Scanning Test System Prototype of p/sFEB for the ATLAS Phase-I sTGC Trigger Upgrade
焊盘前端板（pFEB）和焊条前端板（sFEB）是为ATLAS第一阶段sTGC触发器升级而开发的。pFEB用于收集和分析焊盘触发，sFEB用于接受焊盘触发，以定义条读出的感兴趣区域。p/sFEB的性能必须在安装到sTGC检测器之前得到确认。根据p/sFEB的测试要求，设计了扫描测试系统样机。在该测试系统原型中，开发了模拟信号板，以向p/sFEB产生不同类型的信号。上位机软件与FPGA XADC配合完成模拟量的扫描测试。
2018-06-10 eess.SP physics.ins-det
A new high speed, Ultrascale+ based board for the ATLAS jet calorimeter trigger system
为了应对2021年大型强子对撞机（LHC）的亮度增强，ATLAS合作计划进行重大探测器升级。作为其中的一部分，基于量热计数据的1级触发器将升级，以利用新的特征提取器（FEX）系统进行细粒度读取，每个系统都为触发器选择重建不同的物理对象。射流FEX（jFEX）系统旨在提供射流识别（包括大面积射流）和在小于400 ns的延迟预算内测量全局变量。它由6个模块组成。单个jFEX模块是一个ATCA板，配有4个Xilinx Ultrascale+系列的大型FPGA，可使用多达120个多千兆收发器（MGT）、24个电光器件、夹层板控制和电源，消化约3.6 Tb/s的总输入数据速率，从而在不影响主板的情况下灵活升级控制功能和组件。精心设计的24层堆叠结构可在非常密集的高速信号板中保持信号完整性，并选择MEGTRON 6作为最合适的PCB材料。本文报告了jFEX原型的设计挑战和测试结果。特别是完全组装的最终原型已经在内部和CERN的综合测试中测试了高达12.8 Gb/s。完整的jFEX系统将于2018年底生产，以便在2021年3月LHC重启之前完成安装和调试。
2018-06-24 hep-ex physics.ins-det
The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider: A Description of the Detector Configuration for Run 3
本文系统描述了ATLAS探测器为LHC Run 3所做的全面升级配置，包括新增像素层、液氩量能器数字触发电子学、新小轮μ子探测器等，以在更高堆积条件下恢复触发性能并为高亮度升级做准备。
2024-06-07 hep-ex physics.ins-det
System Test of the ATLAS Muon Spectrometer in the H8 Beam at the CERN SPS
在过去的四年中，在CERN SPS的H8束线上对ATLAS μ子谱仪进行了广泛的系统测试。该光谱仪将使用加压的连续漂移管（MDT）室和阴极剥离室（CSC）进行精确跟踪，电阻板室（RPC）用于在筒中触发，薄间隙室（TGCs）用于在端盖区域触发。测试装置模拟了枪管的一个投影塔（六个MDT腔室和六个RPC）和一个端盖八分仪（六个MDT腔室，一个CSC和三个TGCs）。机筒和端盖支架还配备了光学对准系统，旨在将每个塔中的精密腔室相对定位到30-40微米。除了探测器的性能和校准方案，ATLAS μ子谱仪的许多其他系统方面已经过测试和验证，如机械探测器集成和安装，探测器控制系统，数据采集，高电平触发软件和离线事件重建。测量的μ子能量范围从20到300 GeV允许测量触发和跟踪性能的设置，在配置非常类似的最终光谱仪。采用一种束团间距为25 ns的特殊聚束μ子束，模拟LHC的聚束结构，研究了触发室的时间分辨率和聚束识别性能。ATLAS第一级触发链首次使用μ子触发信号运行。
2005-09-26 physics.ins-det
ATCA-based ATLAS FTK input interface system
ATLAS Fast TracKer（FTK）的第一阶段是基于ATCA的输入接口系统，在该系统中，来自整个硅跟踪器的命中在被发送到跟踪引擎之前被聚类并组织成重叠的eta-phi触发塔。首先，FTK输入夹层卡接收命中数据并执行聚类以减少数据量。然后，基于ATCA的Data Formatter系统将组织触发塔数据，通过全网状背板和光纤在板之间共享数据。将介绍板级和系统级设计概念和实现细节，以及FTK全链测试的运营经验。
2014-10-31 hep-ex physics.ins-det
Operational experience and evolution of the ATLAS Tile Hadronic Calorimeter Read-Out Drivers
TileCal是大型强子对撞机（LHC）ATLAS实验的中心强子量热计。它是一种采样探测器，其中吸收瓦嵌入钢吸收板中。瓦片被分组形成单元，其在两侧由光电倍增管（PMT）读出。PMT数字样本被传输到位于后端系统中的读出驱动器（ROD），用于1级触发系统接受的事件。ROD是后端电子设备的核心元件，它代表前端电子设备和ATLAS整个数据采集（DAQ）系统之间的接口。它负责能量和时间重构、触发和数据同步、忙处理、数据完整性检查和无损数据压缩。TileCal ROD是一个标准的9U VME板，配备了基于DSP的处理单元夹层卡。总共需要32个ROD模块来读取整个TileCal探测器。每个ROD模块必须在不到10微秒的时间内实时处理来自多达360个PMT的数据。ROD的调试在2008年LHC第一次碰撞之前完成。从那时起，已经实施了几次硬件和固件更新，以适应不断发展的ATLAS触发器和DAQ条件，以遵循LHC参数。最初的ROD系统，不同的更新实施和操作经验，在LHC运行1和运行2。
2020-10-26 hep-ex physics.ins-det
Machine learning evaluation in the Global Event Processor FPGA for the ATLAS trigger upgrade
针对ATLAS实验GEP FPGA的触发过滤需求，提出自动生成适配APP框架的机器学习算法的方法，借助hls4ml等流程实现低延迟低资源占用的部署，验证了其在高能物理实时数据处理中的应用潜力。
2024-05-07 hep-ex physics.ins-det
