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
Conceptualization, implementation, and commissioning of real-time analysis in the High Level Trigger of the LHCb experiment
LHCb是位于欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）的通用前向探测器。虽然最初是为了研究含有美夸克的强子而优化的，但探测器硬件和触发系统的性能好于预期，使LHCb能够对LHC产生的各种轻强子物种的粒子性质进行精确测量。这些轻强子种类的丰度，以及许多理论上有趣的衰变模式的大分支比，使得LHCb必须在实验的触发系统内进行大部分数据分析，也就是说实时进行。本文介绍了概念化，开发和调试的实时分析LHCb，最终在概念验证测量产生的第一批数据收集在运行II的LHC。它还描述了在这些第一次实时分析中所犯的错误，以及它们对LHCb和其他地方实时分析未来的影响。
2018-06-28 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 the ALICE muon trigger system in pp and Pb/en-dashPb collisions at the LHC
ALICE μ子谱仪研究夸克偶素和开放重味粒子的产生。它配备了一个由电阻板室组成的触发系统，通过应用基于横向动量的μ子选择，最大限度地减少了轻强子衰变的背景。该系统在LHC运行I期间一直在持续获取数据;在LHC关闭期间1，它经历了维护和整合操作。在LHC运行II的第一年，该系统完全重新投入使用，参与了pp和Pb/en-dashPb碰撞的数据采集。整个最后的数据采集期间的系统的性能。
2016-05-11 hep-ex physics.ins-det
Trigger and Data Acquisition for hadron colliders at the Energy Frontier
LHC触发器和数据采集系统需要进行重大修改才能在HL-LHC上运行。由于每个交叉点的占用率增加，1级触发系统将经历LHC算法的性能下降，该LHC算法目前从40 MHz的LHC输入速率选择高达100 kHz的交叉点。由于新探测器的占用率更高和通道数更高，DAQ系统将经历更大的事件大小。本文总结了研究结果和建议，以升级大型强子对撞机实验触发器和数据采集系统的操作在HL-HLC。
2013-07-02 hep-ex physics.ins-det
Level-1 jet trigger hardware for the ALICE electromagnetic calorimeter at LHC
LHC的ALICE实验配备了一个电磁量热计（EMCal），旨在提高其测量喷流的能力。此外，EMCal能够触发高能射流。在先前为光子分光计0级触发器所做的开发的基础上，设计了一种特定的电子升级，以便能够快速触发高能喷流（1级）。通过使用最新一代的FPGA，可以处理26 Gbit/s的瞬时输入数据速率，并在不到4 μs的时间内处理它，使这一发展成为可能。
2010-12-08 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
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
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
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
First experiences with the LHCb heterogeneous software trigger
本文介绍 LHCb 自2022年运行的 GPU 加 CPU 异构全软件触发系统，支持在线重建、校准与实时分析，并给出基于早期数据的物理分析结果。
2024-12-06 hep-ex physics.ins-det
Performance of the ALICE muon trigger RPCs during LHC Run I
大型离子对撞机实验（ALICE）研究在大型强子对撞机（LHC）的超相对论性重离子碰撞中，核物质向被称为夸克-胶子等离子体离子体的退禁闭相的跃迁。ALICE配备了一个μ子光谱仪，用于检测夸克偶素和重味粒子。光谱仪的触发系统由布置在四个检测平面中的72个RPC组成，总面积为140 m^{2}。在LHC运行的前三年，μ子触发系统在pp，Pb-Pb和p-Pb碰撞中完全运行。给出了RPC在整个数据采集周期的性能和稳定性，并讨论了效率、暗计数率、暗电流和团簇大小等参数。
2014-06-13 hep-ex physics.ins-det
The ATLAS Trigger System Commissioning and Performance
ATLAS触发器已经非常成功地用于收集碰撞数据，在2009年和2010年LHC运行在质量中心的能量为900 GeV，2.36 TeV和7 TeV。本文介绍了正在进行的工作，委托ATLAS触发器与质子碰撞，包括广泛的在线运行的基础上的触发器的性能的概述。我们描述了触发器如何随着LHC亮度的增加而发展，并简要概述了即将到来的LHC运行计划。
2010-10-07 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
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
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
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
Advancing the CMS Level-1 Trigger: Jet Tagging with DeepSets at the HL-LHC
CERN（欧洲核子研究中心）；University of Hamburg（汉堡大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出了一种基于深度集的喷注标记器，用于HL-LHC中提升CMS一级触发系统对双Higgs事件的触发能力。
2025-11-20 hep-ex physics.ins-det
Performance of the LHCb RICH detectors during the LHC Run II
LHCb RICH系统提供了在宽动量范围（2-100 GeV/c）的强子识别。该探测器系统是LHCb精确风味物理方案的关键，该方案对标准模型之外的物理具有独特的灵敏度。本文报告了运行II中LHCb RICH的性能，检测器和操作条件发生重大变化。这些变化包括翻新大量的光子探测器，使用新的真空技术组装，并拆除气凝胶辐射器。LHC运行II的开始看到束流能量增加到每束6.5 TeV，并为LHCb提供了一个新的触发策略，并进行了全面的在线检测器校准。RICH信息也首次可用于高级触发器中的所有触发流。
2017-03-29 hep-ex physics.ins-det
GPU Enhancement of the Trigger to Extend Physics Reach at the LHC
高能物理实验不断面临重大的新挑战，特别是欧洲核子研究中心大型强子对撞机的两个探测器，在标称条件下，质子-质子碰撞以40 MHz的速率传递到探测器。必须显著降低该速率，以符合大容量存储硬件的性能限制和计算资源的能力，从而以及时的方式处理所收集的数据以进行物理分析。同时，必须高效地保留感兴趣的物理信号。在大型强子对撞机上对罕见的新物理现象的探索使我们评估了现有高级触发器（HLT）的图形处理单元（GPU）增强，这是由触发系统的当前灵活性实现的，它不仅提供了更快，更有效的事件选择，而且还包括以前不可行的新复杂触发的可能性。在NVIDIA Tesla K20 c GPU上评估了一种新的跟踪算法，首次允许在触发器中的跟踪器系统中重建长寿命粒子。将介绍初步的时间性能和效率。
2013-08-14 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
Allen: A high level trigger on GPUs for LHCb
我们描述了LHCb探测器升级的第一级触发器的完全基于GPU的实现，由于2021年开始数据采集。我们证明，我们的实现，名为艾伦，可以处理40 Tbit/s的数据速率的升级LHCb检测器，并执行各种各样的模式识别任务。这些包括找到带电粒子的轨迹，找到质子-质子碰撞点，识别粒子是强子还是μ子，以及找到长寿命粒子的位移衰变顶点。我们进一步证明了Allen可以在大约500个科学或消费GPU卡中实现，它不受I/O限制，并且可以在30 MHz的LHC碰撞率下运行。Allen是第一个为HEP实验提出的完整的高吞吐量GPU触发器。
2020-05-12 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
ALICE Central Trigger System for LHC Run 3
ALICE实验的重大升级正在进行中，将导致LHC运行3（2022-2024）期间的高速率数据采集。在ALICE实验所在的点2处的LHC相互作用速率将在Pb-Pb碰撞中增加到$50\ \mathrm{kHz}$，在pp碰撞中增加到$1\ \mathrm{MHz}$。ALICE实验将能够在这些相互作用速率下读出数据，从而导致收集的光度相对于LHC 101和2增加约100倍。为了满足这些要求，一个新的读出系统已开发的大多数的ALICE探测器，允许在所需的相互作用速率的数据的完全读出，而不需要一个硬件触发器的选择。基于无源光网络（PON）和千兆位收发器（GBT）技术，将实现一种新型的触发和定时分配系统。为了确保向后兼容性，基于RD 12触发定时控制（TTC）技术的触发模式将在新的中央触发系统（CTS）下保持和重新实施。设计了一种基于Xilinx Kintex Ultrascale FPGA的新型通用ALICE触发板（ATB），它具有中央触发处理器（CTP）、本地触发单元（LTU）和监控接口的功能。本文将介绍这种新型的连续读出混合多电平系统，以及触发机制和算法。将介绍CTS的概述、ATB的设计和不同的通信协议。
2021-06-30 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Performance of the CMS high-level trigger during LHC Run 2
本文评估了CMS高级触发器在LHC Run 2期间对轻子、喷注和缺失横动量等物理对象的性能，展示了机器学习b标记和强子衰变τ轻子重建等复杂算法在线部署的成果。
2024-11-23 hep-ex physics.ins-det
Optimizing the Performance of the CMS ECAL Trigger for Runs 2 and 3 of the CERN LHC
CMS电磁量热计（ECAL）是一种在CERN LHC上运行的高分辨率晶体量热计。它负责CMS中电子和光子的识别和精确重建，这对希格斯玻色子的发现和随后的表征至关重要。它还有助于重建τ轻子，喷流和量热计能量总和，这是许多CMS物理分析的重要组成部分。ECAL触发系统采用快速数字信号处理算法，精确测量LHC碰撞期间记录的ECAL能量沉积的能量和定时信息。这些触发原语以40 MHz的LHC碰撞率传输到1级触发系统。然后，这些能量沉积与来自其他CMS子探测器的信息相结合，以确定事件是否应该触发从CMS到永久存储器的数据读出。本报告将总结LHC运行2（2015-2018）期间实现的ECAL触发器性能。它将描述用于在LHC操作期间提供ECAL触发基元的频繁校准的方法。这些都需要考虑晶体和光电探测器响应中的辐射诱导变化，并最大限度地减少桶区（$η<$ 1.48）中使用的光电探测器中直接信号的寄生触发。这两种效应相对于LHC运行1（2009-2012）都有所增加，因为运行2中经历了更高的亮度。CMS ECAL触发原语的能量和时间重建的进一步改进正在为LHC运行3（2021-23）进行探索。这些改进的算法的主要特点将被描述和潜在的性能增益的初步估计。
2019-10-14 physics.ins-det
The CMS High Level Trigger: Commissioning and First Operation with LHC Beams
CMS实验将收集大型强子对撞机（LHC）提供的质子-质子碰撞的数据，质量中心能量高达14 TeV。CMS触发系统的设计是为了应对前所未有的亮度和LHC束流交叉率高达40 MHz。独特的CMS触发架构仅采用两个触发电平。1级触发器使用定制电子器件实现。高级触发器是在一个大型的商用处理器集群过滤器群上实现的。触发菜单已经开发用于探测器校准和CMS物理程序的实现，在启动LHC操作时，以及用于具有更高亮度的操作。为10^{32}cm{-2}s{-1}的早期瞬时亮度开发的一个完整的多用途触发菜单已经在HLT系统中在实际在线运行条件下进行了测试。所需的计算能力，需要处理没有死区时间的最大HLT输入速率为50 kHz，预期在启动时，已被测量，使用最新的商用处理器。过滤器农场已经配备了720个这样的处理器，提供的计算能力至少比启动时预期所需的大两倍。全面的触发和数据采集系统与宇宙μ子运行的调试结果的报告。触发器的性能与大型强子对撞机循环质子束，在2008年9月交付的操作过程中，概述和第一个结果显示。
2009-05-05 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
A firmware oriented trigger algorithm for CMS Drift Tubes in HL-LHC
计划全面更换CMS（紧凑型μ子螺线管）探测器中现有的μ子触发系统，以在HL-LHC（高亮度大型强子对撞机）中预期的约$5-7.5\times10^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的最大瞬时亮度下工作。在该计划中，为DT（漂移管）探测器设计的新的探测器上电子设备将以其最大的时间分辨率读出所有的腔室信息。一个新的触发系统，基于最高性能的FPGA，正在设计中，将能够提供精确的μ子重建和束流交叉识别。设计了一种易于移植到FPGA架构的算法来实现DT检测器的新触发原语信息。该算法从单线DT命中重建μ子段，由于单元中的漂移时间，该命中包含400 ns的时间不确定性。该算法提供了DT室可实现的最大分辨率，并使硬件系统更接近离线性能。模拟结果和新的电子测试台的第一次实施将显示。
2019-10-31 hep-ex physics.ins-det
Level-1 Track Finding with an all-FPGA system at CMS for the HL-LHC
随着高亮度LHC的升级，将跟踪信息纳入CMS 1级触发器变得必要，以保持可管理的触发率和良好的触发性能，例如保留电弱物理的阈值。1级径迹探测面临的主要挑战是在40 MHz的碰撞率和4微秒的延迟预算下，探测器的大数据吞吐量，以重建具有足够低的横向动量的带电粒子径迹，用于1级触发决策。专用的全FPGA硬件系统的时间复用架构已被开发用于跟踪发现，以解决这些挑战。讨论了模式识别和粒子轨迹确定的算法和性能。最后给出了基于FPGA的定制电子产品的实现。
2019-04-01 hep-ex physics.ins-det
The CMS Trigger Upgrade for the HL-LHC
CMS实验设计了一个两级触发系统：1级触发器，在定制设计的电子设备上实现，和高级别触发器，CMS离线重建软件在计算机农场上运行的简化版本。在第二阶段，LHC将通过200次碰撞达到$7.5\times10^{34}\,\textrm{cm}^{-2}\,\textrm{s}^{-1}$的光度，在整个实验运行中产生大于3000 fb $^{-1}$的积分亮度。为了充分利用更高的亮度，CMS实验将引入更先进的1级触发器，并将全读出速率从100 kHz提高到750 kHz。CMS正在设计一个有效的数据处理硬件触发器（1级），其中将包括跟踪信息和高粒度热量计信息。目前的概念系统设计预计将充分利用FPGA和链路技术在未来几年的进步，提供一个高性能，低延迟的系统，用于大吞吐量和复杂的数据相关性。更高的亮度、事件复杂性和输入速率对高水平触发器提出了前所未有的挑战，尽管存在更高的堆积和更纯粹的预选，但高水平触发器的目标是实现与今天类似的效率和抑制因子。在本报告中，我们将讨论正在进行的研究和前景的在线重建和选择算法的高光度时代。
2020-11-18 hep-ex physics.ins-det
A Comprehensive Bandwidth Testing Framework for the LHCb Upgrade Trigger System
针对 LHCb 升级后触发系统带宽与存储挑战，开发了自动化测试框架，模拟完整软件栈，测量 4000 个算法的性能，通过仪表板与摘要支持开发与决策。
2025-03-25 hep-ex physics.ins-det
Massively Parallel Computing and the Search for Jets and Black Holes at the LHC
在发现希格斯粒子之后，大型强子对撞机的大规模并行计算可能是进入大型强子对撞机新发现时代所必需的下一个飞跃。科学计算是LHC实验的关键组成部分，包括操作、触发、LHC计算网格、模拟和分析。提高LHC物理范围的一种方法是利用触发系统的灵活性，将基于图形处理单元（GPU）或多集成核心（MIC）架构的协处理器集成到其服务器群中。这项尖端技术不仅提供了加速现有算法的手段，而且还提供了开发新算法的机会，这些算法可以选择触发器中以前会逃避检测的事件。在这篇文章中，我们描述了新的算法，将允许在触发器中选择新的拓扑签名，包括非提示射流和黑洞-硅跟踪器中的对象。
2014-01-15 hep-ex physics.comp-ph physics.ins-det
The ALICE trigger system for LHC Run 3
ALICE中央触发处理器（CTP）将为LHC Run 3升级全新的硬件和基于无源光网络（PON）系统的新触发和定时控制（TTC-PON）系统。新的触发系统设计为无死区，能够以9.6 Gbps的速率传输触发数据。设计了一种通用触发板，通过更换FMC卡，既可以作为CTP，也可以作为LTU。它基于Xilinx Kintex Ultrascale FPGA和升级的TTC-PON。本文将介绍新的触发系统和触发板的原型。
2017-11-03 nucl-ex physics.ins-det
ALICE FIT data processing and performance during LHC Run 3
在LHC即将进行的运行3和运行4期间，升级后的ALICE（大型离子对撞机实验）将以更高的光度运行，并将收集比运行1和运行2多两个数量级的事件。ALICE升级的一部分是新的快速交互触发器（FIT）。这个彻底重新设计的探测器在一个系统中结合了ALICE在LHC运行2期间使用的四个前向探测器的功能：T0，V0，FMD和AD。FIT将监测亮度和背景，向LHC提供反馈，并实时生成最小偏差，顶点和中心触发器。在离线分析期间，FIT数据将用于提取飞行时间（TOF）颗粒识别所需的精确碰撞时间。在重离子碰撞过程中，FIT还将确定多重性、中心性和事件平面。FIT电子设计用于连续和触发读出模式。在这些诉讼中，FIT模拟，软件和原始数据处理进行了简要说明。然而，主要关注的是检测器性能，触发效率，碰撞时间和中心分辨率。
2020-12-04 hep-ex physics.ins-det
A Downstream and vertexing algorithm for Long Lived Particles (LLP) selection at the first High-level trigger (HLT1) of LHCb
LHCb 开发了一种在 HLT1 实时重建高度偏移顶点的新算法，利用 UT、SciFi 探测器与 Allen 框架在 GPU 上执行，结合神经网络提升径迹效率并降低假径迹率，大幅增强了 Run 3 探测长寿命粒子的潜力。
2025-07-14 hep-ex 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
A CMS Level-1 Track Finder for the HL-LHC
高亮度LHC将对触发系统提出重大要求。为了控制触发阈值，CMS协作正在设计一种新颖的1级跟踪触发器。外部跟踪器将使用具有成对传感器层的模块来读出与2-3 GeV以上的带电粒子兼容的命中。系统将组合这些前端触发原语以重建轨迹，提供$p_{\mathrm{T}}$、$η$、$ϕ$和$z_{0}$的测量。本报告将介绍CMS L1航迹查找系统：算法及其估计性能，硬件原型，以及与此系统相关的独特挑战。
2021-11-03 physics.ins-det
Massively Parallel Computing at the Large Hadron Collider up to the HL-LHC
随着大型强子对撞机（LHC）在能量和亮度方面继续向计划中的2025年高亮度LHC（HL-LHC）发展，处理日益复杂事件的实验挑战也将继续增加。计算技术和算法的改进将是应对这一挑战所必需的进步的关键部分。并行计算技术，特别是那些使用大规模并行计算（MPC），有望成为这一努力的重要组成部分。在这些诉讼中，我们讨论了这些算法在一个特别重要的问题的特定背景下：带电粒子轨道的重建的触发算法在实验中，其中高的计算性能是至关重要的，在可用的时间内执行的轨道重建。我们讨论了一些领域，并行计算已经显示出好处的LHC实验，并演示了如何在CMS实验基于MPC的触发器不仅可以提高性能，而且还扩展了CMS触发器系统的范围，以捕获事件，目前不实际的重建在触发器级别。
2015-06-13 hep-ex physics.ins-det
Performance of the CMS Level-1 trigger in proton-proton collisions at $\sqrt{s} =$ 13 TeV
在2015年运行2开始时，LHC以13 TeV的质心能量进行了质子-质子碰撞。在运行2（2015 - 2018年）期间，LHC最终达到了2.1 $\times$ 10 $^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的亮度，几乎是运行1（2009 - 2013年）期间达到的三倍，比LHC设计值大两倍，导致每个聚束交叉（堆积）平均约50次同时发生的非弹性质子-质子碰撞。CMS Level-1触发器在2016年之前进行了升级，以改善LHC第二次运行带来的挑战性条件下的物理事件选择。本文描述了2016 - 2018年数据采集期间CMS 1级触发升级的性能。升级后的触发器实现了用于μ子重建的模式识别和增强的决策树回归技术，包括用于喷射和能量总和的堆积减法，并结合了电子和τ轻子的堆积依赖隔离要求。此外，新的触发器计算高水平的数量，如重建粒子对的不变质量。该升级降低了后台进程的触发率，并提高了各种物理信号的触发效率。
2020-10-19 hep-ex physics.ins-det
The CMS trigger system
本文介绍了LHC运行1期间CMS触发系统及其性能。触发系统由两个级别组成，旨在从GHz（MHz）的质子-质子（重离子）碰撞的相互作用速率中选择潜在的物理感兴趣的事件。触发器的第一级在硬件中实现，并且选择包含与电子、光子、μ子、τ轻子、喷流或缺失的横向能量一致的探测器信号的事件。一个可编程菜单多达128个基于对象的算法用于选择事件进行后续处理。在数据采集期间，触发阈值被调整为LHC瞬时亮度，以将输出速率限制为100 kHz，这是CMS读出电子设备施加的上限。第二个层次，在软件中实现，进一步细化输出流的纯度，选择400 Hz的平均速率用于离线事件存储。在LHC运行1期间的触发系统的目标，策略和性能进行了描述。
2017-01-25 hep-ex physics.ins-det
The ALICE detector and trigger strategy for diffractive and electromagnetic processe
大型强子对撞机（LHC）的ALICE探测器由一个中心桶，一个μ子光谱仪，零度量热计和用于触发目的和事件分类的附加探测器组成。描述了用于测量衍射和电磁过程的主要探测器系统。这种测量的触发策略概述。通过讨论Odderon的可能特征，提出了在LHC上研究衍射和电磁过程的物理潜力。
2008-07-09 hep-ex physics.ins-det
Improving the CMS High Level Trigger tracking at the HL-LHC with novel and evolved heterogeneous algorithms
University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本文针对HL-LHC下CMS高电平触发径迹重建的计算挑战，提出结合mkFit、Patatrack和LST异构算法并利用机器学习技术，以提升性能并保持重建效率。
2026-09-23 hep-ex physics.ins-det
Seeding and Matching algorithms for the first GPU-based High Level Trigger of the LHCb experiment
Sorbonne Université（索邦大学）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；University of Valencia-CSIC（瓦伦西亚大学-西班牙国家研究委员会）；CERN, European Organization for Nuclear Research（欧洲核子研究中心）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Rutherford Appleton Laboratory (RAL)（卢瑟福阿普尔顿实验室）；Tsinghua University（清华大学）
本文描述了LHCb实验首个基于GPU的高层触发器中用于在40 MHz下重建长程和高度偏移径迹的种子生成与匹配算法的GPU实现，该算法在Run 3期间以高吞吐量参与数据采集，提升了物理潜力。
2026-06-15 hep-ex physics.ins-det
FPGA Implementation of a CNN-based Topological Trigger for HL-LHC
H H Wills Physics Laboratory, University of Bristol（布里斯托大学 H.H. 威尔斯物理实验室）；CERN（欧洲核子研究中心）
该研究在FPGA上实现用于HL-LHC的CNN拓扑触发器，经模拟验证其对HH(bbbb)道有出色信号本底鉴别能力，满足HL-LHC触发系统的延迟与资源要求。
2026-09-04 physics.comp-ph physics.ins-det
Performance of the RPC-based ALICE muon trigger system at the LHC
ALICE（A Large Ion Collider Experiment）的前向μ子谱仪配备有由电阻板室（RPC）的四个平面制成的触发系统，其布置在两个站中，每个站具有两个平面，总面积约为140 m2。该系统提供了具有合适的横向动量选择的单μ子和双μ子触发器，针对夸克偶素和开放重味的物理学进行了优化。在大型强子对撞机数据采集的前两年（2010年和2011年），72个RPC在pp和Pb-Pb碰撞中都以高度饱和的雪崩模式运行。积分电荷平均约为1.3 mC/cm 2，最暴露的探测器为3.5 mC/cm 2。本文介绍了两个主要结果。第一个结果是RPC性能的确定，特别关注的主要检测器参数，如效率，暗电流和暗速率的稳定性。第二个结果是测量μ子触发性能在Pb-Pb碰撞在sqrt（s_NN）= 2.76 TeV，在触发决策逻辑的可靠性和稳定性。
2012-11-08 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Level-1 pixel based tracking trigger algorithm for LHC upgrade
像素探测器是欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）紧凑型μ子螺线管（CMS）实验跟踪系统的最内层探测器。它精确地确定了事件的相互作用点（主顶点）和由于重味（$b$和$c$夸克）而可能的次顶点;它是整个跟踪系统的一部分，可以重建事件中带电粒子的轨迹，并与磁场结合来测量它们的冲量。像素检测器允许测量最靠近交互点的区域中的轨迹。基于Level-1（实时）像素的跟踪触发器是一种新型的触发系统，目前正在研究的LHC升级。一个重要的目标是开发能够在非常恶劣的环境中处理非常高的数据速率和高流量的实时跟踪重建算法。像素探测器在从大量事件堆积中精确识别罕见物理事件的主顶点方面具有特别重要的作用。在选择的实时级别添加像素信息的目的是帮助降低总级别1触发率，同时保持高选择能力。这对于高亮度LHC（HL-LHC）的实验升级是一个非常具有创新性和挑战性的目标。这里讨论的特殊情况是CMS实验。本文档描述了练习，重点是开发快速像素轨迹重建，其中像素轨迹使用基于根的仿真框架与1级电子对象匹配。
2015-10-13 physics.ins-det
The CMS ECAL Trigger and DAQ system: electronics auto-recovery and monitoring
2017年，CERN的LHC（大型强子对撞机）获得了一个惊人的结果，提供了积分亮度为50.25 fb-1的质子-质子碰撞。CMS（Compact Muon Solenoid）是一种在LHC上运行的通用探测器，能够记录45.39 fb-1。ECAL（电磁量热计），已显示出良好的性能与一个非常稳定的DAQ（数据采集）系统，即使在更高的LHC光度峰值。这在一定程度上是因为电子自动恢复系统，该系统已被开发用于识别SEU（单粒子翻转）等错误并解决它们。一个新的监测系统已经开发出所谓的ecalView，这是用于监测的错误，从不同的电子ECAL，并保持这些错误的日志在数据库中，以供将来参考。
2018-07-23 hep-ex physics.ins-det
Real-time reconstruction of long-lived particles at LHCb using FPGAs
在最早的LHCb触发水平下寻找磁体下游的轨道不是升级触发的基线计划的一部分，因为执行搜索需要大量的CPU时间。许多长寿命粒子，如$K^0_S$和奇异重子，在顶点径迹探测器后衰变，从而限制了它们的重建效率。我们提出了一个基于FPGA的未来创新的实时跟踪系统的性能的研究，在研发工作的LHCb升级Ib（LHC运行~4）的背景下，致力于重建的前向跟踪探测器（闪烁光纤跟踪器）的磁铁下游的粒子，这是能够在30 MHz的全LHC碰撞率处理事件。
2020-06-19 hep-ex physics.ins-det
Design and performance of the LHCb trigger and full real-time reconstruction in Run 2 of the LHC
LHCb合作重新设计了其触发器，以实现实时执行的完全离线检测器重建。再加上探测器的实时对准和校准，以及使实时处理期间产生的高级物理对象持久化的软件基础设施，这种重新设计使运行2期间的实时分析得以广泛部署。我们描述了运行2触发器和实时重建的设计，并提出了数据驱动的性能测量LHCb的物理程序的代表性样本。
2019-06-25 hep-ex physics.ins-det
The High-Level Trigger for the CMS Phase-2 Upgrade
高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）将开创高能物理学的新纪元。HL-LHC的实验条件需要高达$7.5 \times 10^{34}$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的瞬时亮度和高达200个同时碰撞每束交叉（堆积）。为了应对这些条件，CMS探测器将进行一系列改进，即所谓的第二阶段升级。特别是，数据采集和高级触发器（DAQ-HLT）的升级必须解决更高的事件率和更复杂的事件。在本文中，我们将讨论HLT升级的各个方面，详细介绍了在线重建的发展，简化HLT菜单的构建，表征和定时/速率测量，HLT中异构体系结构的作用以及直到第2阶段开始的工作计划和里程碑。
2022-11-16 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
Pixel data real time processing as a next step for HL-LHC upgrades and beyond
本文针对高亮度LHC探测器升级，开发了基于查找表的像素径迹重建与隔离算法，实现了40 MHz实时触发处理，显著提升了电子触发性能，并探讨了通过前端ASIC和嵌入式AI克服触发延迟的方案。
2024-03-25 hep-ex physics.ins-det
Track fitting at the full LHC collision rate
Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Energies (LPNHE), Sorbonne Université, CNRS/IN2P3（核物理与高能物理实验室（LPNHE），索邦大学，CNRS/IN2P3）；Department of Physics, Indiana University（印第安纳大学物理系）；Department of Physics & Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文学系）；Physikalisches Institut, Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg（海德堡大学鲁普雷希特-卡尔物理研究所）
LHCb实验升级后，提出一种基于卡尔曼滤波器的方法，用于全碰撞率下带电粒子轨迹参数估计。该方法采用快速解析参数化取代复杂计算，在GPU上实现，提高了动量分辨率，增强了对探测器未对准效应的鲁棒性及背景区分能力。
2026-11-13 hep-ex physics.ins-det
