Carte Acquisition LHCb: Lancement production

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carte PCIe40Carte Acquisition LHCb : Lancement production

Après des années de développements aussi bien hardware que software la nouvelle architecture d’acquisition de l’expérience LHCb au travers de la carte PCIE40 franchit une étape importante par le lancement de la production de cartes électroniques développées au CPPM.

Cette carte électronique au format PCIexpress est tout simplement la carte par laquelle passera toutes les données provenant du détecteur LHCb au CERN.

À ce succès il faut ajouter que ce dispositif a été intégré et choisi par le détecteur du CERN ALICE pour son upgrade du système d’acquisition.

La puissance de traitement de cette carte (dont le cœur du FPGA consomme plus de 60 ampères) est telle que les données issues du détecteurs LHCb (ou ALICE) sont traitées, compressées et distribuées sans aucune limitation et filtrage. Ceci permet que toutes les données proviennent aux 500 PCs et sont ainsi mémorisées en vue d’un traitement logiciel ultérieur et adaptable en fonction de la physique désirée. (voir tableau comparatif).

Les principales caractéristiques de cette carte peuvent se résumer par :

Carte générique pour la partie DAQ, Slow-control et Timming/Distribution Clock
Carte au format PCIexpress, intégrée dans un serveur PC
48 liens optiques d’entrées et 48 en sorties à 10 Gbits/s chacun
Vitesse d’interface avec CPU via le bus PCIe à 100 Gbits/s
Intégrant un FPGA 1,15 millions de portes (ARRIA 10) ALTERA
 2 liens optique à 10 Gbits/s pour la distribution d’horloge
 Circuit imprimé 14 couches, vias enterrées, impédances controlées
 Nombre de cartes produites pour LHCb : 600
 Nombre de cartes produites pour ALICE : 500

L’ancienne architecture était basée sur le format ATCA alors que la nouvelle architecture est basée sur le standard PCIexpress. Toujours dans l’objectif de concentrer les données vers un seul serveur PC. Les schémas ci-dessous montre le principe entrées/sorties de la carte ainsi que le cheminement des données.

Cette carte est relativement générique, dans LHCb elle est instanciée pour trois fonctions différentes : la supervision générale et la distribution temporelle (SODIN), le slow-control (SOL40) et l’acquisition (TELL40). C’est à chaque fois la même carte mais elle porte des noms différents selon la fonction réalisée.

Elle pourrait tout aussi bien être utilisée dans des systèmes d’acquisition plus modestes en fournissant une interface entre les front-ends et un PC avec une bande d’acquisition de 100 Gbits/s, tout en faisant du pré-traitement (sa bande passante d’entrée pouvant en effet atteindre 480 Gbits/s).

  

Des photos haute-définition de la carte PCIE40 sont disponibles ci-dessous

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Photos de la carte PCIE40

Contact: Jean-Pierre Cachemiche (CPPM)

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