ハードウェアによる荷電粒子の軌跡の再構築

使用硬件重建带电粒子轨迹

基本信息

批准号：
13874031
负责人：
千代勝実
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13874031/
关键词：
プログラマブルロジック軌跡再構成

项目摘要

今年度はハードウェア記述言語を用い、固定小数点演算による荷電粒子の軌跡のフィットのパフォーマンスを計算機上によるシミュレーションにより評価する研究を行った。具体的には直線の軌跡を仮定したヒットパターンをランダムに生成し、仮想的に引かれた軌跡とヒットパターンから想定される距離の差を、一般的なドリフトチェンバーで予想される誤差で割ったものを計算しそれによって得られるフィットのクォリティパラメータ(カイ二乗フィット)を計算させた。この計算部分が荷電粒子の軌道をフィットする上で最も基礎的でもっとも時間のかかる部分であるため、ハードウェア化による並列多重計算のメリットが最大限に享受できる。8bit単精度演算の場合、1ノードでひとつのヒットについて10マイクロ秒程度の計算速度で計算が可能であることがシミュレーションの結果わかった。またノードの構成は非常に単純であるため、多重化・並列化により簡単にノード数に比例した計算速度をえられる。実際にシミュレーション上で4ノードによる計算を行うことが可能であった。実際の巨大実験での使用のためには、ノードの倍精度演算化、超並列化、実装の研究が必要となる。したがって今後16bit倍精度計算を行う計算ノードの作成および実際のプログラマブルロジックデバイス上への構成を行い、また超並列化の研究を行う予定である。

今年，我们使用硬件说明语言进行了一项研究，以使用计算机模拟使用定点算术来评估带电粒子轨迹的拟合度的性能。具体而言，将命中模式随机生成，假设是直线轨迹，并且通过将典型漂移室中预期的误差除以在典型漂移室中预期的误差以及拟合获得的质量参数（CHI平方拟合）的差异，从而计算了假设轨迹和与命中模式的预期距离之间的差异。该计算部分是拟合带电粒子轨迹的最基本和最耗时的部分，因此可以在最大程度上享受硬件的并行多个计算的优势。仿真结果表明，在8位单位计算的情况下，可以以一个节点的计算速度计算一个命中速度。此外，由于节点结构非常简单，多重和并行化，因此可以轻松计算速度与节点数量成正比。可以在模拟中使用四个节点实际执行计算。为了在实际的巨大实验中使用，需要对节点进行双重精确计算，大规模并行化和实施研究。因此，将来，我们计划创建一个执行16位双重精确计算的计算节点，在实际可编程逻辑设备上构建它们，并研究大规模并行化。