\documentstyle[12pt,a4wide]{book} \title{Acquisition VIVITRON} \author{G.Zehnacker} \date{Edition 1.3\12 avril 1991} \begin{document} \begin{titlepage} { \hoffset=1truein \hsize=5.25truein \vsize=10.25truein \font\small=cmssbx10 at 14.4truept \font\medium=cmssbx10 at 17.28truept \font\large=cmssbx10 at 20.74truept \hrule height 0pt \parindent=0pt %\parskip=0pt \hskip 3.9truein \large EDOC101\par \vskip .5truein \large Au VIVITRON de Strasbourg\par \vskip 1.5truein \hrule height 2pt \vskip 20pt \large ACQUISITION DE DONNEES\par \vskip .5truein \small Document de travail\par \vskip 20pt \hrule height 2pt \vskip 1truein \medium Edition 1.3\par \vskip 3pt 12 avril 1991\par \vfill \small G.ZEHNACKER\par \vskip 15pt \medium SATD du Centre de Recherches Nucl\'{e}aires \par \vskip 5pt CNRS-IN2P3 France\par \vskip 5pt } \end{titlepage} \pagestyle{plain} \vskip 20pt \begin{center} \bf {Remer\c{c}iements} \end{center} \vskip 50pt Ce document de travail r\'{e}unit la r\'{e}flexion des chercheurs et des ing\'{e}nieurs du CRN. Il d\'{e}crit les id\'{e}es \'{e}mises et les d\'{e}cisions d\'{e}j\`{a} prises pour l'Acquisition aupr\`{e}s du VIVITRON.\\ Je remercie pour leur collaboration, les coll\`{e}gues chercheurs :\\ \it F.A.Beck, Th.Byrski, D.Curien, Ph.Dessagne, G.Guillaume, B.Lott\\ \rm et les coll\`{e}gues Ing\'{e}nieurs :\\ \it J.B.Bueb, B.Humbert, J.D.Michaud, A.Muser, L.Michel, \-Ch.Ring, L.Wendling, P.Wittmer, J.Zen.\\ \rm Ce document sera compl\'{e}t\'{e} ult\'{e}rieurement par les nouvelles options, choix, d\'{e}cisions. \chapter{INTRODUCTION} \pagestyle{plain} Les exp\'{e}riences de physique nucl\'{e}aire aupr\`{e}s du VIVITRON (dont le d\'{e}marrage est pr\'{e}vu au 2\`{e}me semestre 1991) concerneront plusieurs dispositifs exp\'{e}rimentaux. Il s'agit : \begin{itemize} \item de EUROGAM (d\'{e}velopp\'{e} dans une collaboration avec France-UK), \item de DEMON (d\'{e}velopp\'{e} en collaboration avec les laboratoires de Louvain la Neuve et du LPC de Caen), \item de ICARE plus sp\'{e}cifiquement strasbourgeois, \item de compteurs coupl\'{e}s au Spectrom\`{e}tre Q3D, \end{itemize} Ces nouveaux \'{e}quipements exp\'{e}rimentaux devront pouvoir fonctionner soit seuls, soit coupl\'{e}s entre eux. Nous devons donc d\'{e}velopper un syst\`{e}me global d'acquisition (\'{e}lectronique et informatique), capable de satisfaire ces deux ations avec la caract\'{e}ristique tr\`{e}s importante d'\^{e}tre facilement ma\^{i}tris\'{e}e par le physicien en exp\'{e}rience. D'autre part, ces \'{e}quipements se faisant en collaboration, tout le travail scientifique et technique de r\'{e}alisation devra \^{e}tre partag\'{e} entre les diff\'{e}rents membres des collaborations associ\'{e}es au Centre de Recherches Nucl\'{e s. Le pr\'{e}sent rapport se propose : \begin{itemize} \item de r\'{e}sumer les objectifs scientifiques des dif\-f\'{e}rents projets de d\'{e}\-tecteurs \item d'expliciter les besoins des chercheurs aupr\`{e}s des nouvelles machines \item de les traduire en objectifs techniques pour la d\'{e}finition de syst\`{e}me d'acquisition \item de bien pr\'{e}ciser les fonctions \`{a} r\'{e}aliser par le logiciel \item d'\'{e}tablir les crit\`{e}res de choix du mat\'{e}riel informatique \item de proposer un planning pour le d\'{e}veloppement du logiciel \end{itemize} Nous pr\'{e}cisons encore : \begin{itemize} \item que de nombreuses d\'{e}cisions, options, orientations sont prises ; \item que certaines restent encore \`{a} prendre ; \item que les d\'{e}veloppements en \'{e}lectronique ont commenc\'{e} \item que les \'{e}tudes informatiques se poursuivent, \item que certaines r\'{e}alisations de logiciel d\'{e}marreront plus tard. \end{itemize} La voie est trac\'{e}e. Les concr\'{e}tisations iront en s'amplifiant ! Le pr\'{e}sent rapport montrera que de nombreuses options et orientations sont d\`{e}s \`{a} pr\'{e}sent bien d\'{e}finies ; certaines sont encore \`{a} pr\'{e}ciser. L'\'{e}tat d'avancement des r\'{e}alisations \'{e}lectroniques permettra d'ici oc 1990 d'avoir toutes les donn\'{e}es n\'{e}cessaires pour la r\'{e}alisation du software. \chapter{LES MULTIDETECTEURS} \pagestyle{plain} \section{EUROGAM} Ces derni\`{e}res ann\'{e}es, le d\'{e}veloppement des syst\`{e}mes multid\'{e}tecteurs de rayonnements $\gamma$ a permis un essor spectaculaire en physique nucl\'{e}aire ; les r\'{e}centes d\'{e}couvertes de certaines propri\'{e}t\'{e}s surprenant la mati\`{e}re nucl\'{e}aire (superd\'{e}formation en particulier) a soulev\'{e} plusieurs questions fort int\'{e}ressantes et il est clairement apparu que seule, une nouvelle g\'{e}\-n\'{e}\-ration de syst\`{e}mes multicompteurs ayant \`{a} la fois ouvoir de r\'{e}solution et une efficacit\'{e} de d\'{e}tection photopic sensiblement am\'{e}lior\'{e}s, pourrait r\'{e}pondre \`{a} ces questions. La France et la Grande Bretagne, reconnaissant l'int\'{e}r\^{e}t actuel dans les d\'{e}veloppements d'\'{e}quipements en spectroscopie des rayonnements gamma en Europe, et consid\'{e}rant les sites compl\'{e}mentaires en physique nucl\'{e}aire dispo s dans ces deux pays, ont souhait\'{e} collaborer au d\'{e}veloppement, \`{a} la construction et \`{a} l'utilisation d'un ensemble de d\'{e}tecteurs de rayonnements gamma appel\'{e} EUROGAM. EUROGAM se pr\'{e}sentera comme un syst\`{e}me compact comprenant 70 d\'{e}tecteurs Ge entour\'{e}s de ceintures anti-Compton en BGO ; pour assurer un assemblage efficace de ces d\'{e}tecteurs Ge autour de la cible, il est pr\'{e}vu que ces enceinte i-Compton seront d'\'{e}paisseur r\'{e}duite et seront communs \`{a} deux ou plusieurs compteurs Ge adjacents. Ce syst\`{e}me de d\'{e}tection se pr\'{e}sentera sous forme de 12 pentagones r\'{e}guliers, 10 d'entre eux comprenant chacun 6 d\'{e}tecte e et les deux autres, 5 d\'{e}tecteurs Ge. Les d\'{e}tecteurs Ge de gros volume (70 \% d'efficacit\'{e} relative) constitueront les d\'{e}tecteurs de base mais des d\'{e}veloppements sont en cours sur les nouveaux types de d\'{e}tecteurs pour la phase 2 , ils permettront entre autre une augm ion d'efficacit\'{e} L'utilisation d'EUROGAM se fera en deux \'{e}tapes : pendant la premi\`{e}\-re phase de son utilisation, EUROGAM sera situ\'{e} au laboratoire de Daresbury en Grande Bretagne et ce, pendant une p\'{e}riode de un an ; le syst\`{e}me comprenant 45 d\' cteurs Ge et associ\'{e} au spectrom\`{e}tre de masse, devrait \^{e}tre op\'{e}rationnel au d\'{e}but 1992. Apr\`{e}s cette premi\`{e}re p\'{e}riode, EUROGAM sera install\'{e} \`{a} Strasbourg aupr\`{e}s du VIVITRON ; le nombre de d\'{e}tecteurs Ge passera de 45 \`{a} 70 : EUROGAM sera alors associ\'{e} \`{a} d'autres syst\`{e}mes de d\'{e}tection, tels q ule int\'{e}rieure BGO, d\'{e}tecteurs 4p particules, etc... \section{DEMON} DEMON, DEtecteur MOdulaire de Neutrons, est un ensemble de 96 compteurs de neutrons pouvant \^{e}tre associ\'{e}s dans des g\'{e}om\'{e}tries diverses et dont l'utilisation s'inscrit principalement dans le cadre de l'\'{e}tude des m\'{e}canismes d'i ction entre ions lourds. Fruit d'une collaboration Franco-Belge, l'ensemble multid\'{e}tecteurs est en cours d'\'{e}laboration dans trois laboratoires : CRN de Strasbourg, IPN de Louvain la Neuve et LPC de Caen. Cet instrument de\-vrait \^{e}tre op\'{e}ration\-nel d\'{e}bu 2, pour fonctionner aupr\`{e}s des acc\'{e}l\'{e}rateurs CYCLONE (Louvain la Neuve), VIVITRON (Strasbourg) et GANIL (Caen). Les neutrons constituent des sondes id\'{e}ales de la mati\`{e}re nucl\'{e}aire chaude (excit\'{e}e) puisqu'ils ne subissent pas d'interaction coulombienne; leurs \'{e}missions, qui se produisent \`{a} toutes les \'{e}tapes de la r\'{e}action, ne so nc pas perturb\'{e}es par le champ \'{e}lectrique des noyaux et sont ca\-ract\'{e}\-ris\-tiques du bain de temp\'{e}rature qui les a g\'{e}n\'{e}r\'{e}es. DEMON offrira la possibilit\'{e} unique d'une \'{e}tude tr\`{e}s compl\`{e}te des interactions entre ions lourds, en particulier des m\'{e}canismes de dissipation de l'\'{e}nergie et de relaxation des divers degr\'{e}s de libert\'{e} du syst\`{e}me sionnel. Citons \`{a} ce sujet quelques uns des travaux qui pourraient \^{e}tre men\'{e}s de fa\c{c}on satisfaisante avec DEMON et qui concernent : \begin{itemize} \item l'\'{e}mission \`{a} partir d'un complexe dinucl\'{e}aire \item la comp\'{e}tition entre processus d'\'{e}quilibre et de pr\'{e}\'{e}quilibre \item l'\'{e}volution du degr\'{e} de thermalisation avec celui de dissipation \item la dynamique du m\'{e}canisme de fusion-fission et sa relation avec la viscosit\'{e} nucl\'{e}aire. \item la s\'{e}lection du m\'{e}canisme par l'\'{e}mission neutronique associ\'{e}e \item la mesure de la taille de la source \'{e}mettrice par interf\'{e}rom\'{e}trie de neutrons \item la mise en \'{e}vidence d'ondes de compression nucl\'{e}aire. \item etc \end{itemize} Les observables \`{a} mesurer ont, bien s\^{u}r, conditionn\'{e} la d\'{e}finition du projet. Une grande efficacit\'{e} de d\'{e}tection neutronique avoisinant 50\% (pour une energie $\simeq$ 30 MeV neutron) a n\'{e}cessit\'{e} des d\'{e}tecteurs de d volume (16cm de diam\`{e}tre pour 20cm de profondeur). La s\'{e}lection des neutrons est assur\'{e}e par discrimination n-$\gamma$ en analysant la forme de l'impulsion d\'{e}livr\'{e}e par des photomultiplicateurs rapides coupl\'{e}s aux scintillat liquides NE213. L'\'{e}nergie des neutrons est mesur\'{e}e avec une bonne pr\'{e}cision sur une base de vol de 1,75m. Enfin, les 96 d\'{e}tecteurs discrets donneront rapidement des distributions angulaires dans diff\'{e}rents plans permettant de fixe s ambigui\"{i}t\'{e} les nombreux param\`{e}tres d\'{e}cri\-vant les sources \'{e}mettrices, tandis que la signature des m\'{e}canismes sera assur\'{e}e par les d\'{e}clencheurs (ma\^{i}tres) en provenance de fragments lourds. Demon doit fonctioner en association avec d'autres multid\'{e}t\'{e}cteurs, tel que Icare, le spectrom\'{e}tre Q3D ou Eurogam, utilis\'{e}s selon le cas en totalit\'{e} ou en partie. Mais il doit \'{e}galement pouvoir fonctionner de fa\c{c}on autonom librations etc ...). Pour ce faire cet ensemble instrumental doit \^{e}tre pourvu d'un syst\'{e}me performant d'acquisition propre et compatible avec les diff\'{e}rents acc\'{e}\-l\'{e}rateurs ci-dessus. \section{ICARE} ICARE est un multid\'{e}tecteur de fragments complexes et de particules l\'{e}g\`{e}res charg\'{e}es, qui sera principalement utilis\'{e} au VIVITRON. Les principaux th\`{e}mes de physique \'{e}tudi\'{e}s en utilisant ICARE seront les suivants: \begin{itemize} \item \'{e}tude des m\'{e}canismes de r\'{e}action \`{a} des \'{e}nergies incidentes sup\'{e}rieures \`{a} 15 MeV/u ; en particulier, \'{e}quilibration des degr\'{e}s de libert\'{e} du syst\`{e}me (partage de l'\'{e}nergie d'excitation et du moment a ire), processus de pr\'{e}\'{e}quilibre dans la fission ou la diffusion tr\`{e}s in\'{e}lastique, \item \'{e}tude du comportement du noyau \`{a} haute \'{e}nergie d'excitation, \item \'{e}tudes de spectroscopie pour la recherche des voies de sortie \`{a} faible rendement, isol\'{e}es difficilement par le seul usage d'un d\'{e}tecteur 4$\pi$$\gamma$. \end{itemize} La s\'{e}lection obtenue en imposant la pr\'{e}sence d'une d\'{e}croissance par particule charg\'{e}e est en effet importante dans le cas de collisions entre ions lourds, o\`{u} un grand nombre de voies de sortie sont ouvertes. Par exemple, ICARE p it \^{e}tre utilis\'{e} dans la mise en \'{e}vidence de bandes superd\'{e}form\'{e}es dans les r\'{e}gions de masse interm\'{e}diaire, o\`{u} la distribution en \'{e}nergie des particules l\'{e}g\`{e}res fournirait une information tr\`{e}s int\'{e}re e sur la d\'{e}formation du noyau \'{e}metteur. Ce multid\'{e}tecteur sera compos\'{e} de : \begin{itemize} \item 8 t\'{e}lescopes gaz-Si-CsI de grande dynamique en identification, principalement destin\'{e}s aux fragments complexes ; \item 40 t\'{e}lescopes solides pour la mesure de particules l\'{e}g\`{e}res charg\'{e}es, divis\'{e}s en 16 d\'{e}tecteurs "avant" et 24 "arri\`{e}re", suivant leur disposition pr\'{e}vue par rapport \`{a} l'axe du faisceau. \end{itemize} Les d\'{e}tecteurs "arri\`{e}re" sont compos\'{e}s d'une diode silicium mince (40$\mu$m) suivie d'un membre CsI, une diode silicium \'{e}paisse (300$\mu$m) \'{e}tant ajout\'{e}e derri\`{e}re le membre mince, dans le cas des d\'{e}tecteurs "avant". Le nnement de scintillation \'{e}mis par le CsI est recueilli par une photodiode, ce qui supprime les inconv\'{e}nients li\'{e}s \`{a} l'emploi de photomultiplicateurs. La mesure des temps de vol des particules l\'{e}g\`{e}res charg\'{e}es permettra d'a er les seuils en \'{e}nergie jusqu'\`{a} 0,1 MeV/u. Principalement, 2 g\'{e}om\'{e}tries seront utilis\'{e}es : \begin{itemize} \item dans la premi\`{e}re, les d\'{e}tecteurs de particules l\'{e}g\`{e}res charg\'{e}es seront dispos\'{e}es sur plusieurs demi-couron\-nes mobiles, permet\-tant de r\'{e}a\-liser des mesures de corr\'{e}lation angulaire fragment complexe-particule g\'{e}e. \item dans la seconde, le montage sera beaucoup plus compact, les d\'{e}tecteurs \'{e} \'{e}tant plac\'{e}s pr\`{e}s de la cible afin de couvrir un angle solide maximum. \end{itemize} \section{Q3D} Le spectrom\`{e}tre magn\'{e}tique Q3D comprend 3 dip\^{o}les \`{a} champ uniforme dont le r\^{o}le premier est de fournir une grande dispersion (- 20\% \`{a} + 30\% en \'{e}nergie) dont on peut tirer partie en disposant dans le plan focal des d\'{e eurs \`{a} localisation. L'instrument est stigmatique pour l'orbite centrale, les images horizontale et verticale sont confondues. Comme dans tout secteur magn\'{e}tique, les dip\^{o}les assurent la focalisation horizontale, dans le sens vertical ell obtenue par le Q-p\^{o}le. L'analyseur permet la s\'{e}lection des produits issus de la cible sur un grand domaine angulaire (- 150$^{o}$ \`{a} + 90$^{o}$), avec un angle solide de 10msr et une r\'{e}solution en impulsion de 10$^{-4}$ la base de vol est pour la trajectoire ale de 6.82 m. Le spectrom\`{e}tre associ\'{e} \`{a} un faisceau d'ions ayant une bonne d\'{e}finition en \'{e}nergie est un outil performant pour : \begin{itemize} \item l'\'{e}tude de noyaux loins de la vall\'{e}e de stabilit\'{e} (spectroscopie et mesure de masse). \item la mise en \'{e}vidence et la caract\'{e}risation de niveaux \`{a} configuration particuli\`{e}re (corr\'{e}lation 2p, 2n, $\alpha$...). \item l'\'{e}tude des r\'{e}actions de nucl\'{e}ons (1 \`{a} 4 voir plus). \item la compr\'{e}hension de certains m\'{e}canismes de r\'{e}action. En particulier les r\'{e}actions quasi\'{e}lastiques qui permettent d'am\'{e}liorer la connaissance du champ moyen, d'analyser le r\^{o}le des excitations collectives et des t erts dans la diffusion profond\'{e}ment in\'{e}lastique. \item des mesures de co\"{i}ncidences (d\'{e}sexcitation du noyau r\'{e}siduel et d\'{e}tection de l'\'{e}jectile ) qui peuvent \^{e}tre r\'{e}alis\'{e}es entre le point cible (\'{e}quip\'{e} d'une d\'{e}tection $\gamma$ ou de particules) et le plan . \end{itemize} \subsection{Dispositif de d\'{e}tection aupr\`{e}s du spectrom\`{e}tre magn\'{e}tique Q3D} Actuellement le plan focal de l'analyseur est \'{e}quip\'{e} d'une chambre "hybride", compos\'{e}e de trois compteurs proportionnels et d'une chambre d'ionisation, et d'un scintillateur plastique. Ces d\'{e}tecteurs fournissent respectivement 10 et am\`{e}tres qui assurent l'identification de l'\'{e}jectile et fournissent l'angle de sortie apr\`{e}s la cible, la rigidit\'{e} magn\'{e}tique et le temps de vol (start fourni par un compteur dispos\'{e} au voisinage de la cible ou par la pulsation isceau , le stop \'{e}tant donn\'{e} par le plastique scintillant). Pour chaque voie de d\'{e}tection, les signaux recueillis sont cod\'{e}s sur 4K. Durant l'acquisition il est n\'{e}cessaire d'effectuer un contr\^{o}le du bon fonctionnement des divers d\'{e}tecteurs d'une part, et de pouvoir r\'{e}aliser un certain nombre de calculs \`{a} partir des informations brutes venant des codeurs d'autr t. \subsection{Passage des informations cod\'{e}es aux quantit\'{e}s calcul\'{e}es} Les codeurs physiques (ou donn\'{e}es brutes) sont dans le cas de l'utilisation de la chambre hybride et du plastique scintillant, au nombre de 12. Ils permettent tout d'abord d'identifier l'\'{e}jectile (param\`{e}tres $\Delta$E1, $\Delta$E2, PMG e ) de d\'{e}terminer sa position sur le plan focal (param\`{e}tre X) et son angle de sortie de la cible (param\`{e}tres X, Y et Z). En ce qui concerne l'identification de l'\'{e}jectile, il est n\'{e}cessaire de constituer tout d'abord un ou des spectres bidimensionnels au vol et/ou en m\'{e}moire (par exemple $\Delta$E*E). Ceci permet de reconna\^{i}tre les divers noyaux analys s par le spectrom\`{e}tre et ensuite s\'{e}lectionner, en imposant des conditions sur des codeurs physiques ou calcul\'{e}s (contour), une esp\`{e}ce nucl\'{e}aire pour obtenir les distributions monoparam\'{e}triques ou bidimensionnelles qui la carac }risent (rigidit\'{e} magn\'{e}tique, angle de r\'{e}action versus rigidit\'{e}......). \subsection{Contr\^{o}le en ligne} La rigidit\'{e} magn\'{e}tique qui est la quantit\'{e} X, est obtenue \`{a} partir de deux informations brutes XG et XD \`{a} l'aide d'une expression analytique simple. L'angle de sortie de la particule issue de la cible est d\'{e}termin\'{e} \`{a} partir des quantit\'{e}s X, Y et Z d\'{e}duites respectivement des informations brutes (XD, XG), (YD, YG) et (ZD, ZG). On peut, en d\'{e}finissant des limites en angle, ir la distribution angulaire sur toute l'ouverture du spectrom\`{e}tre. La proc\'{e}dure de contr\^{o}le en ligne n\'{e}cessite donc la constitution des spectres relatifs \`{a} chaque codeur et aux diverses quantit\'{e}s calcul\'{e}es. Sur ces distributions on d\'{e}sire d\'{e}finir des contours condition\-nant ainsi l' '{e}\-mentation de spectres monoparam\'{e}triques ou bidimensionnels. Le mode de visualisation est de deux types : "au vol" ou en m\'{e}moire. \newpage \chapter{BESOINS DES CHERCHEURS} \pagestyle{plain} L'\'{e}volution de l'informatique a \'{e}t\'{e} spectaculaire et rapide. Pour aborder de nouveaux d\'{e}veloppements il est imp\'{e}ratif de conna\^{i}tre : \begin{itemize} \item d'un c\^{o}t\'{e} les besoins et les souhaits des physiciens \item et de l'autre les nouveaux outils mis \`{a} la disposition des informaticiens \end{itemize} Le point commun est la n\'{e}cessit\'{e} de d\'{e}finir les donn\'{e}es manipul\'{e}es et les traitements \`{a} leur appliquer. \section{ Les donn\'{e}es} Il faut d\'{e}finir : \begin{itemize} \item leur origine \item leur structure \item leur volume \item leur destination \end{itemize} \subsection{Origine } \begin{itemize} \item EUROGAM comprendra \`{a} Strasbourg 70 germaniums et 5 \`{a} 10 BGo par Ge \item DEMON comprendra 96 d\'{e}tecteurs + quelques voies. \item ICARE comprendra 8 d\'{e}tecteurs fragments complexes et 40 d\'{e}tecteurs particules l\'{e}g\`{e}res. \item Au spectrom\`{e}tre Q3D sont associ\'{e}s des multicompteurs, une chambre d'ionisation et un scintillateur plastique. \end{itemize} \subsection{Structure des infos brutes} Les informations peuvent provenir soit d'un seul multid\'{e}tecteur (EUROGAM, DEMON, ICARE, Q3D) ou de plusieurs \`{a} la fois. Il est donc imp\'{e}ratif que l'\'{e}v\'{e}nement contienne l'information : \begin{itemize} \item nombre de codeurs touch\'{e}s \item le codeur touch\'{e} \item le d\'{e}tecteur touch\'{e} \item la valeur du codeur \item un num\'{e}ro d'\'{e}v\'{e}nement \end{itemize} \subsection{d\'{e}bit } Les pr\'{e}visions de d\'{e}bit ne sont pas encore d\'{e}finitivement connus. \subsection{Destination } Il est souhait\'{e} un stockage d'\'{e}v\'{e}nements pour l'instant sur support magn\'{e}\-tique amovible (cassette video 8 mm). Les diff\'{e}rents spectres bidimensionnels (matrice de co\"{i}ncidence), ou les spectres mono seront stock\'{e}s sur di de bonne capacit\'{e} (quelques gigaoctets). De plus pour DEMON, ICARE et Q3D il n'est pas possible d'attendre la fin du remplissage de l'exabyte. Un stockage temporaire d'\'{e}v\'{e}nements sur disque est demand\'{e} pour pouvoir former des spectres itionnels avec suffisamment de statistique et pouvoir refaire des spectres avec les m\^{e}mes \'{e}v\'{e}nements mais d'autres conditions. Pour EUROGAM il est pr\'{e}vu un remplissage de cassettes en quelques heures. \section{Les traitements} \begin{itemize} \item histogrammes de contr\^{o}le des d\'{e}tecteurs \item histogrammes des dispositifs exp\'{e}rimentaux \item histogrammes sp\'{e}cifiques \`{a} la physique \'{e}tudi\'{e}e \item spectre bidimensionnel constitu\'{e} en ligne et en diff\'{e}r\'{e} \end{itemize} \subsection{Spectres de contr\^{o}le d\'{e}tecteur} \begin{itemize} \item pour EUROGAM (en cours de discussion) \item pour DEMON 5 \`{a} 10 param\`{e}tres par compteur \item pour ICARE 5 \`{a} 10 param\`{e}tres par \'{e}v\'{e}nement \item pour Q3D 12 voies cod\'{e}es (information brute) \end{itemize} \subsection{Spectres conditionn\'{e}s en pla\c{c}ant des contours polygonaux} Il est souhait\'{e} pouvoir afficher les spectres bidimensionnels sur \'{e}cran permettant la saisie d'un contour polygonal \`{a} l'aide d'une souris, de les stocker sur disque et pouvoir les appeler \`{a} la demande. Les conditions sur les codeurs nt \`{a} prendre soient \`{a} l'int\'{e}rieur soit \`{a} l'ext\'{e}rieur du domaine s\'{e}lectionn\'{e}. Pour bien surveiller l'exp\'{e}rience, des spectres visibles lors de leur cons\-titution fournissent une bonne aide. D'autres op\'{e}rations faciliteront l'\'{e}volution de l'exp\'{e}rience : des op\'{e}rations de zoom, de sortie sur papier, de car {e}risation de pics, d'extraction de fond, de fit etc. (voir logiciel graphique de GPSI de Strasbourg , celui de Daresbury et celui d'Orsay sur Sun). \subsection{Codeurs calcul\'{e}s} A partir des codeurs physiques il doit \^{e}tre possible de former de nouveaux param\`{e}tres (appel\'{e}s codeurs calcul\'{e}s) obtenus en d\'{e}finissant une formule compos\'{e}e des valeurs de codeurs physiques, de coefficients variables, de f ons math\'{e}matiques. Ces nouveaux codeurs seront \`{a} leur tour pris en compte comme les codeurs physiques pour constituer des spectres mono ou bidimensionnels. Le traitement doit \^{e}tre possible en ligne ou en diff\'{e}r\'{e}. \subsection{Formation de spectres matrices} Sous ce vocabulaire nous entendons toute la partie "sorting" c'est \`{a} dire tri des \'{e}v\'{e}nements en fonction de contours polygonaux et de conditions sur les codeurs. Il est demand\'{e} de trouver une solution qui permette au chercheur de pr parer facilement ses donn\'{e}es pour le sorting, de pouvoir les modifier facilement de pr\'{e}f\'{e}rence sans programmation. Le chercheur souhaite pr\'{e}parer ses donn\'{e}es dans un fichier ASCII qui seront \begin{itemize} \item soit directement incluses dans un programme ex\'{e}cutable \item soit soumises \`{a} un programme sp\'{e}cial de tri. \end{itemize} La solution choisie d\'{e}pendra du syst\`{e}me et du mat\'{e}riel choisi. Une bonne convivialit\'{e} est souhait\'{e}e. Un langage proche de l'application du physicien devrait dispenser le chercheur d'utiliser un langage de programmation classique tran) \chapter{FONCTIONS DU SYSTEME} \pagestyle{plain} \section{Description du syst\`{e}me} Le syst\`{e}me se compose d'un ensemble de modules ayant chacun une fonction bien d\'{e}termin\'{e}e reli\'{e}es les uns aux autres par des liens logiques et physiques : \bf Acquisition \rm \begin{itemize} \item trigger \item acquisition des param\`{e}tres \item formation d'histogrammes \item formation des \'{e}v\'{e}nements \end{itemize} \bf Traitement et visualisation en ligne \rm \begin{itemize} \item formation de spectres mono ou biparam\'{e}trique \item formation matrices (conditionn\'{e}s ou non) \end{itemize} \bf Stockage sur bande \rm \begin{itemize} \item sauvegarde des \'{e}v\'{e}nements bruts \item sauvegarde des spectres \item sauvegarde des matrices \end{itemize} \bf Contr\^{o}le \rm \begin{itemize} \item pr\'{e}paration d'exp\'{e}rience \item du dispositif exp\'{e}rimental \item des spectres du ch\^{a}ssis histogramme \end{itemize} \bf Analyse et visualisation des matrices et spectres \bf Services \rm \begin{itemize} \item stockage des matrices, spectres sur disque \item serveur de logiciel public et priv\'{e} \item serveur de p\'{e}riph\'{e}riques (imprimante, traceur) \item serveur de documentation, mailing, base donn\'{e}es \end{itemize} \newpage \begin{center} sch\'{e}ma de principe du syst\`{e}me \end{center} \newpage \section{Acquisition} \subsection{Trigger} Cette fonction d\'{e}clenchera les modules pour former des \'{e}v\'{e}nements \`{a} partir des param\`{e}tres cod\'{e}s dans les diff\'{e}rents ch\^{a}ssis d'instru\-men\-tation. Ce trigger sera capable de prendre les param\'{e}tres des \'{e}v\'{e} ts de tous les d\'{e}tecteurs mentionn\'{e}s dans le pr\'{e}sent rapport . Des \'{e}tudes sont en cours pour satisfaire cette condition . \subsection{Acquisition des param\`{e}tres } Elle se fait dans des modules rassembl\'{e}s en ch\^{a}ssis VXI dans lequel s'ins\`{e}\-re\-ront les \'{e}l\'{e}ments qui fourniront les param\`{e}tres des \'{e}v\'{e}nements (cha\^{i}nes d'am\-pli\-fi\-cation, codeurs, module de transfert vers l'E Builder). \subsection{Formation d'histogrammes } Dans un ch\^{a}ssis histogramm\'{e} en VME pour contr\^{o}ler le bon fonctionnement de la cha\^{i}ne d'acquisition, nous formerons des spectres provenant directement des codeurs. Cette formation se fera dans un ch\^{a}ssis sp\'{e}cial appel\'{e} ch\ sis histogramme. Des spectres monoparam\'{e}triques seront constitu\'{e}s par un dispositif mat\'{e}riel appel\'{e} DMI implant\'{e} dans ce ch\^{a}ssis (direct memory increment), des spectres biparam\'{e}triques seront eux constitu\'{e}s par logici l sera possible d'acc\'{e}der \`{a} ces spectres \`{a} travers le r\'{e}seau Ethernet, de les m\'{e}moriser sur un support magn\'{e}tique (disque, bande) et m\^{e}me de les visualiser \`{a} distance. \subsection{Formation des \'{e}v\'{e}nements} Elle se fera dans un module appel\'{e} 'evt builder' ; celui-\c{c}i prendra les param\`{e}tres venant des diff\'{e}rents ch\^{a}ssis VXI pour constituer la structure en bloc d'\'{e}v\'{e}nements. Ces \'{e}v\'{e}nements seront envoy\'{e}s sur un bus ibre optique ou non) sur lequel est branch\'{e} le module de sauvegarde sur bande, le module de tri et \'{e}ventuellement d'autres modules. Ce module est compos\'{e} d'un ch\^{a}ssis VME avec le bus VSB reli\'{e} \`{a} diff\'{e}rents modules : Il collecte les param\`{e}tres \`{a} travers une carte HSM (high speed memory) \`{a} partir de carte ROC (read out controller) dans un ch\^{a}ssis VXI par l'interm\'{e}diaire d'un bus Ferra \'{e}tendu \`{a} 32 bits. Il est initialis\'{e} \`{a} travers le r\'{e}seau Ethernet. Il transmet \`{a} la machine de tri (sorting) et au module de stockage sur le m\'{e}dium par une liaison \`{a} haut d\'{e}bit (par ex : du type FDDI sur fibre optique \`{a} 100 M bits) les \'{e}v\'{e}nements qu'il aura format\'{e}s. Ce module devra donc disposer d'une CPU tr\`{e}s rapide avec de la m\'{e}moire et un coupleur Ethernet. Les contraintes de temps seront importantes. Un v\'{e}ritable noyau temps r\'{e}el est souhaitable pour ne pas introduire des temps morts sur l'a ition. Un processeur flottant ne semble pas n\'{e}cessaire. Le protocole de liaison rapide avec la machine de "sorting" pourrait \^{e}tre d\'{e}velopp\'{e} \`{a} partir de communications interprocess (remote procedure call). \section{Traitement et visualisation en ligne} Ce module "sorting machine" sera charg\'{e} de former des spectres mono ou multiparam\'{e}triques \`{a} partir des \'{e}v\'{e}nements arrivant de l'Event Builder. Un langage de d\'{e}finitions de codeurs, de spectres, de choix de fen\^{e}tres, de polygones de s\'{e}lection, de conditions multiples, de corrections de gains pr\'{e}cisera tous les \'{e}l\'{e}ments n\'{e}cessaires pour la formation des spectres. module de tri doit \^{e}tre capable \`{a} la fois \begin{itemize} \item d'accepter tous les \'{e}v\'{e}nements venant de l'Event Builder sans introduire de temps morts \item d'aiguiller \'{e}ventuellement ces \'{e}v\'{e}nements vers le serveur bande sans traitement pr\'{e}alable \item de former des spectres conditionn\'{e}s mono ou multiparam\'{e}triques \item de stocker ces spectres sur un support d'informations bande \item de stocker une partie des \'{e}v\'{e}nements bruts sur un disque d'o\`{u} ils pourront \^{e}tre relus pour former de nouveaux spectres. \end{itemize} Ces spectres constitu\'{e}s pourront \^{e}tre visualis\'{e}s sur un ou des \'{e}crans connect\'{e}s ou non \`{a} cette machine. Au vu de la taille des spectres bidimensionnels 4K * 4K par exemple, il est raisonnable de les visualiser directement et de les d\'{e}placer sur le r\'{e}seau \`{a} travers Ethernet. Pour visualiser ces gros spectres bidim dans des d\'{e}lais raisonnables (1 \`{a} 2 mn), ces \'{e}crans couleur doivent \^{e}tre tr\`{e}s performants. Les organes de recopie devront avoir itesses de sortie de quelques minutes seulement pour ne pas dissuader le chercheur en exp\'{e}rience. L'objectif final est de constituer des matrices 1K * 1K * 1K et de pouvoir les visualiser et les analyser. Au vu de ces demandes, le choix se portera : \begin{itemize} \item soit sur un ch\^{a}ssis VME avec plusieurs processeurs et un noyau temps r\'{e}el \item soit \`{a} l'aide des nouvelles techniques des transputers li\'{e}s \`{a} du VME \item soit \`{a} l'aide d'une ou de plusieurs stations de travail UNIX tr\`{e}s performantes. \end{itemize} Le laboratoire de Daresbury utilisera un syst\`{e}me \`{a} base de VME dans la phase 1 ; pour la phase 2 les diff\'{e}rentes solutions vont \^{e}tre \'{e}tudi\'{e}es \`{a} Strasbourg. \section{Stockage des \'{e}v\'{e}nements} Les \'{e}v\'{e}nements seront stock\'{e}s sur un support d'information : bande magn\'{e}tique ou cassette exabyte. Pour des raisons de co\^{u}ts et de capacit\'{e} de stockage (2,4 Goctets) le choix s'est port\'{e} sur la cassette Vid\'{e}o 8 mm Exa Pour EUROGAM, les d\'{e}bits d'informations des multid\'{e}tecteurs seront tr\`{e}s importants. Il sera n\'{e}cessaire de brancher plusieurs exabytes en parall\`{e}le pour satisfaire ces d\'{e}bits. \section{Contr\^{o}le} \subsection{Pr\'{e}paration acquisition} Le chercheur doit pouvoir pr\'{e}parer facilement les param\`{e}tres d'exp\'{e}rience et pouvoir les modifier rapidement s'il le souhaite en fonction des choix qu'il aura fait. Un genre de tableau de bord lui permettra \`{a} tout moment d'obtenir des informations sur cette acquisition ; d\'{e}bit des \'{e}v\'{e}nements, taux de remplissage des supports magn\'{e}tiques, taux d'erreur du m\'{e}dium, int\'{e}grale de spectres savoir instantan\'{e}ment si un ch\^{a}ssis VXI ou des codeurs sont en panne etc. Le d\'{e}marrage, l'arr\^{e}t ou la suspension de l'acquisition se fera \`{a} partir de la m\^{e}me console que celle pr\'{e}vue pour l'initialisation d'exp\'{e}rience. \subsection{Du dispositif exp\'{e}rimental} Les dispositifs exp\'{e}rimentaux comporteront un certain nombre d'\'{e}l\'{e}ments \`{a} v\'{e}rifier. Ceux-ci d\'{e}termineront le bon fonctionnement du multid\'{e}tecteur (par exemple le niveau d'azote, les THT, le maintien de la pression etc..). Un \'{e}cran centralisant toutes les informations relatives \`{a} ces \'{e}quipe\-ments donnerait imm\'{e}diatement une vue d'ensemble de tout ce qui n'est pas li\'{e} \`{a} la physique et aux spectres. Toutes les alarmes y seront centralis\'{e}es. s\^{u}r comme ce module sera branch\'{e} sur le r\'{e}seau, il sera possible de suivre ces informations \`{a} distance suivant des droits d'acc\'{e}s \`{a} pr\'{e}ciser et \'{e}ventuellement de faire du t\'{e}l\'{e}diagnostic et t\'{e}l\'{e}assistanc s pas d'interventions \`{a} distance. \subsection{Des spectres} Le suivi d'exp\'{e}rience devrait \^{e}tre automatis\'{e} autant faire ce peut. Par exemple m\'{e}moriser 50 centres de gravit\'{e} de pics et de les faire v\'{e}rifier p\'{e}riodiquement s'il y a un "shift", afficher des valeurs d'\'{e}chelle de co e, faire une sorte d'histogrammes des codeurs (faire + 1 par codeur touch\'{e}) pour v\'{e}rifier si chaque codeur marche encore etc... Le contr\^{o}le peut se faire \`{a} partir des spectres dans le ch\^{a}ssis histogramme. Tous ces spectres doivent pouvoir \^{e}tre consult\'{e}s \`{a} partir de n'importe quelle station de travail connect\'{e}e sur le r\'{e}seau Ethernet (de contr\^{o}le et commande de l'acquisition). Ils doivent pouvoir \'{e}galement \^{e}tre stock\'{ ur disque, cartouche Exabyte et \'{e}ventuellement bande magn\'{e}tique. \section{Analyse et visualisation} Le physicien souhaite voir des spectres form\'{e}s, les analyser pour en tirer des conclusions sur le d\'{e}roulement de son exp\'{e}rience. Certains spectres pourraient \^{e}tre affich\'{e}s en permanence, d'autres pourraient \^{e}tre choisis en fo n de diff\'{e}rents crit\`{e}res. \subsection{Fonction des \'{e}crans } Le chercheur aura \`{a} sa disposition des \'{e}crans pour \begin{itemize} \item surveiller des param\`{e}tres (spectres d'exp\'{e}riences) \item pour intervenir sur ceux ci \item pour visualiser des spectres \item pour analyser ces spectres \end{itemize} Tous ces param\`{e}tres permettront de suivre le d\'{e}roulement des exp\'{e}riences tant du point de vue de la physique que du bon fonctionnement du mat\'{e}riel (d\'{e}tecteurs, dispositifs exp\'{e}rimentaux ; VXI, codeurs, events builder etc..). La s\'{e}paration des fonctions \begin{itemize} \item de surveillance hard \item de constitution de spectres \item d'analyse \end{itemize} permettrait \`{a} une \'{e}quipe en exp\'{e}rience de bien ma\^{i}triser tous les \'{e}l\'{e}ments en pr\'{e}sence. Le chercheur devrait pouvoir appeler une de ces fonctions \`{a} partir de n'importe quelles unit\'{e}s de visualisation du laboratoire y compris de son bureau et non pas seulement de la salle de mesure. \subsection{Style des \'{e}crans} Les plus r\'{e}cents d\'{e}veloppements en informatique permettent de fournir des interfaces tr\`{e}s conviviaux pour le chercheur. \subsection{Type des \'{e}crans } Le dialogue avec l'utilisateur se fera par l'interm\'{e}diaire d'\'{e}crans (frame) sp\'{e}cifiques pour certaines fonctions : \begin{itemize} \item acc\'{e}s aux aides d'utilisation du logiciel \item entr\'{e}e des param\`{e}tres d'exp\'{e}rience et de run, leur affichage etc. \item affichage d'un ou de plusieurs spectres choisis s\'{e}lectivement \item affichage permanent de spectres de contr\^{o}le \item application de traitements sur ces spectres (fit, recherche automatique de pic, int\'{e}gration, \'{e}talonnage, suppression de bruit de fond, addition, soustraction) \item modification des param\`{e}tres de visualisation des spectres \item affichage d'info sur le spectre (canal point\'{e}, contenu, marquage titre etc.) \item recherche, sauvegarde de spectres transfert \`{a} distance de spectres \item pr\'{e}paration des infos pour la base de donn\'{e}es pour le sorting \item infos sur la base donn\'{e}es de spectres \end{itemize} \subsection{Outils de convivialit\'{e}} Pour faciliter l'entr\'{e}e des donn\'{e}es, la s\'{e}lection des commandes, des options, diff\'{e}rents outils sont \`{a} notre disposition : \begin{itemize} \item souris ou touche du clavier \item s\'{e}lection des options choisies par bouton sur \'{e}cran \item g\'{e}n\'{e}ration de bo\^{i}te de dialogue \item zone de dialogue ASCII \item zone d'affichage d'informations pour s\'{e}lection \end{itemize} \subsection{Types des spectres bidimensionnels} La taille des spectres augmentant il ne sera pas toujours possible de tout voir. Trois possibilit\'{e}s sont envisageables : \begin{itemize} \item soit l'affichage des spectres au vol (un point repr\'{e}sente un canal touch\'{e} en entier ou en partie) sur \'{e}cran monochrome de pr\'{e}f\'{e}rence en m\'{e}moire et sur \'{e}cran \item soit l'affichage de spectres bidimensionnels complets ou partiels sur des \'{e}crans couleur permettant ainsi de se rendre compte des contenus des canaux \item soit la pr\'{e}sentation des spectres bidimensionnels sous formes spatiales, avec des fonctions de rotation \'{e}ventuelle. \end{itemize} \subsection{Affichage multiple } Les d\'{e}tecteurs produiront un gros volume d'informations. Pour suivre leur validit\'{e} il sera n\'{e}cessaire de pouvoir afficher sur un \'{e}cran une multitude de spectres s\'{e}lectionn\'{e}s judieusement en appelant simplement successivement les spectres voulus. Une alarme indispensable affichera sur un \'{e}cran sp\'{e}cial toutes les informations d\'{e}crivant une situation anormale permettant d'intervenir. Celles- ci donneront des informations sur le remplissage des cassettes 8 mm, la place encore dispon le taux d'erreur etc.... \section{Services} \subsection{Stockage des matrices, spectres sur dique} Toutes les donn\'{e}es doivent \^{e}tre accessibles depuis toutes les stations du r\'{e}seau ; il sera donc tr\`{e}s important de d\'{e}terminer exactement la taille des disques, leur d\'{e}bit, un temps d'ac\c{c}{e}s, de conna\^{i}tre la taille max d'un fichier. \subsection{Serveur logiciel} Les logiciels d'analyse graphique, les programmes de formation de matrice, les logiciels des utilisateurs seront disponibles depuis toutes les stations. \subsection{Serveur p\'{e}riph\'{e}rique} Les p\'{e}riph\'{e}riques communs : imprimante rapide, laser, traceur \`{a} plume, \`{a} jet d'encre couleur \subsection{Base de donn\'{e}es documentaires} Elle contiendra toutes les contributions des collaborations. Un logiciel de 'serveur de documentation' a \'{e}t\'{e} install\'{e} permettant l'acc\'{e}s \`{a} distance \`{a} tous les documents. \subsection{Mailing} Il permet d'\'{e}changer avec d'autres laboratoires (DARESBURY, ORSAY, BORDEAUX, LOUVAIN LA NEUVE etc ) des articles, des comptes rendus, des messages, des logiciels. \chapter{MOYENS TECHNIQUES} \pagestyle{plain} \section{'Resource Manager'} Pour piloter VXI il faut utiliser un module logiciel appel\'{e} resource manager. Ce module doit comprendre des fonctions de traitement, de m\'{e}mori\-sa\-tion, de communication, d'\'{e}criture et de lecture dans les tiroirs VXI. Ce module est donc g\'{e} d'initialiser les registres des cartes VXI \`{a} partir d'une base de donn\'{e}es pr\'{e}d\'{e}finie. Ces registres sont accessibles par un nom de voie et un nom d'\'{e}l\'{e}ment. Le logiciel n'a pas besoin d'\^{e}tre optimis\'{e} du point de du temps de r\'{e}ponse. Diff\'{e}rentes solutions sont en \'{e}tude ; diff\'{e}rents noyaux temps r\'{e}els sont en \'{e}tude et les choix devront \^{e}tre faits rapidement. Son \'{e}lectronique de commande et de surveillance sera install\'{e}e dans des ch\^{a}ssis VXI pilot\'{e}s par un Resource Manager. Ses fonctions sont multiples : Ce sont celles d'un syst\`{e}me de contr\^{o}le et commande en boucle ouverte ou ferm\'{e}e. Elles devront : \begin{itemize} \item initialiser les ch\^{a}ssis VXI et leurs modules \item renvoyer \`{a} la demande les valeurs des param\`{e}tres des mo\-dules \item recevoir des ordres ext\'{e}rieurs \`{a} partir de console de surveillance (qui pourront \^{e}tre par exemple des stations de travail) \item reconna\^{i}tre ces ordres \item les satisfaire en agissant sur les modules dans les ch\^{a}ssis VXI \item fournir les \'{e}l\'{e}ments pour un tableau synoptique \end{itemize} Les fonctions du Resource Manager doivent comporter tous les \'{e}l\'{e}ments pour r\'{e}aliser un syst\`{e}me temps r\'{e}el \`{a} la fois : \begin{itemize} \item du mat\'{e}riel un processur, de la m\'{e}moire, un m\'{e}canisme d'interruption, de synchronisation de t\^{a}ches, communication avec le monde ext\'{e}rieur, Ethernet, ligne s\'{e}rie) \item et du logiciel (un noyau temps r\'{e}el) \end{itemize} \section{Noyau temps r\'{e}el} Deux solutions avec des avantages et d\'{e}fauts s'offrent \`{a} nous : \begin{itemize} \item soit un syst\`{e}me temps r\'{e}el OS9 ou OS9000 \`{a} t\'{e}l\'{e}charger et mise au point sur un ch\^{a}ssis ext\'{e}rieur reli\'{e} par ethernet au Resource Manager \item soit un noyau temps r\'{e}el mis au point directement dans son environnement VX-WORKS sous UNIX. \end{itemize} L'OS9 ne contient pas tous les outils de d\'{e}veloppements d'un UNIX. Ce syst\`{e}me OS9 ne tourne que sur cartes \`{a} processeur de la famille 68000 et pas encore sur d'autres dont nous aurons sans doute besoin dans l'avenir par ex.des cartes d es familles de processeur notamment RISC ayant des puissances de 10 \`{a} 20 MIPS. Le syst\`{e}me VX-WORKS, par contre, est tr\`{e}s bien int\'{e}gr\'{e} dans l'environnement UNIX. Un choix de noyau temps r\'{e}el est possible. Ce syst\`{e}me permet aussi de bien r\'{e}pondre \`{a} une demande nouvelle de puissance avec les plus r centes cartes processeur sur le march\'{e}. Plusieurs laboratoires de l'IN2P3 ont choisi cette solution que nous d\'{e}velopperons pour l'acquisition VIVITRON. \section{Liaison entre modules} Dans ce syst\`{e}me distribu\'{e} les modules doivent \^{e}tre accessibles par un protocole standard et rapidement mis en oeuvre. Dans ce syst\`{e}me les fonctions seront r\'{e}parties sur plusieurs ch\^{a}ssis VXI, VME et stations de travail. Chacun d'eux disposera d'au moins un processeur, une m\'{e}moire, un contr\^{o}leur ethernet et suivant le cas un \'{e}cran, un disque, bande. Ainsi il sera possible de les initialiser, de les surveiller, d'y afficher et analyser des spectres. Diff\'{e}rentes possibilit\'{e}s sont actuellement test\'{e}es pour permettre aux diff\'{e}rents logiciels sur chaque module fonctionnel d'\'{ tre des messages vers les autres mo\-dules ou de recevoir des messages des autres modules. Les performances des diff\'{e}rents protocoles de base disponibles (RPC: remote procedure call) ont \'{e}t\'{e} \'{e}valu\'{e}s tant du point de vue d\'{e}bit ortabilit\'{e}. Le choix s'est finalement port\'{e} sur le RPC au niveau UDP. \section{Outils graphiques} Pour mettre en oeuvre les interfaces graphiques, travaillant sur des stations SUN , nous avons choisi Open Look de SUN. Les bibliotheque sont Xview de SUN et la Xlib sous X-Window R11.4. Les langages de programmation choisis sont : le langage FORTRAN pour les fonctions de traitement spectres et le langage C et C++ pour l'interface graphique. L'interfa\c{c}age entre les 2 langages est possible. \section{Documentation} Les collaborations fran\c{c}aises ou \'{e}trang\`{e}res nous font parvenir des textes en format TEX et LATEX. Nous avons donc install\'{e} le logiciel reconnaissant et imprimant du TEX et LATEX. Il permet aussi de cr\'{e}er des textes, de les anal syntaxiquement et \-d'im\-primer les publications, articles sur une laser. Pour gagner du temps dans la composition des textes le compl\'{e}ment \`{a} installer serait un logiciel qui a un interface plus convivial et qui permette de faire apparaitre e}ellement le texte qui sortira sur papier ( en WYSIWIG ). Pour pr\'{e}parer les maquettes des \'{e}crans nous avons utilis\'{e} le logiciel Idraw faisant partie de la distribution Interview de l'Universit\'{e} de Stanford. Il fonctionne sous X sur les stations Sun 3/50 et les Stations Sparc ( mono ou polyc ). Ce logiciel g\'{e}n\`{e}re des fichiers postscript. \chapter{STRUCTURE DES DONNEES} \pagestyle{plain} \section{Type des informations} Les informations manipul\'{e}es en Physique Nucl\'{e}aire sont de plusieurs types: \begin{itemize} \item spectre mono, bi ou multiparam\'{e}trique (matrice) \item \'{e}v\'{e}nements bruts \item data quelconque (positions de pic, emplacement de zones marqu\'{e}es, valeur quelconque). \end{itemize} Il est important d'accompagner les valeurs num\'{e}riques (par ex: canaux ou counts pour les spectres) par des informations descriptives (appel\'{e}es suivant les cas: label, descripteur de spectres, attributs, bloc header, titre, commentaires etc.) Dans la suite nous retiendrons le terme label. La taille du label devrait \^{e}tre identique pour tous les types d'informations. Bien entendu la taille des donn\'{e}es num\'{e}riques pourra \^{e}tre variable. \section{M\'{e}dias} Les informations seront m\'{e}moris\'{e}es sur bande magn\'{e}tique, cartouche \-Exa\-byte, disque et en m\'{e}moire centrale. \subsection{Les spectres} Les spectres sont soit le r\'{e}sultat de l'acquisition, soit le r\'{e}sultat de traitement. Dans les 2 cas au moment de la cr\'{e}ation du spectre (les canaux), le label de spectre doit \^{e}tre aussi cr\'{e}\'{e}. Celui-ci suivra le spectre toute e. Nous cr\'{e}erons donc en m\'{e}moire une zone regroupant tous les labels et sur disque un fichier de labels. Dans les deux cas il est possible d'acc\'{e}der rapidement aux canaux : dans un cas par un pointeur, dans l'autre par un nom de fichier. abels et les donn\'{e}es ne seront donc pas n\'{e}cessairement contigus. Cela simplifiera aussi le "hardware" du DMI pr\'{e}vu pour former directement des histogrammes. En m\'{e}moire, la place sera demand\'{e}e au fur et \`{a} mesure des besoins. Le syst\`{e}me fournissant un pointeur sur la zone fournie. Par la m\^{e}me, les zones obtenues ne seront plus jointives. Une zone ainsi obtenue pourra contenir un ou plu s spectres (les labels \'{e}tant aussi mis \`{a} jour en cascade). La question se pose sur la possibilit\'{e} de stocker les canaux d'un spectre dans un fichier ou de stocker les canaux de tous les spectres dans un fichier. La premi\`{e}re solution permet si on y stocke aussi le label, une recherche rapide si on est certain que le spectre existe tout en permettant une connaissance rapide sur tous les spectres gr\^{a}ce au fichier des labels. Il est \'{e}vident que tous spectres devront se trouver sous un r\'{e}pertoire r\'{e}serv\'{e} aux spectres. La deuxi\`{e}me solution \'{e}ventuellement ne n\'{e}cessite pas un r\'{e}pertoire sp\'{e}cifique pour les spectres, mais de toute fa\c{c}on l'acc\`{e}s est moins rapide es fichiers risquent de devenir trop gros. Le choix \`{a} faire est donc entre les 2 solutions ou une solution mixte (un fichier pour les petits spectres 4 \`{a} 8 k et un fichier pour les spectres multiparam\'{e}triques (de quelques kilos ou mega octet). De toutes fa\c{c}ons, il est pr\'{e}f\'{e}rable d'avoir un fichier de donn\'{e}es pour un spectre multiparam\'{e}trique. Notons aussi qu'il n'y a pas de diff\'{e}rence de structure des donn\'{e}es pour les spectres mono, bi ou multiparam\'{e}triques \subsection{Les \'{e}v\'{e}nements bruts} Les \'{e}v\'{e}nements cr\'{e}\'{e}s par l'acquisition seront stock\'{e}s soit sur Exabyte, soit sur bande par l'interm\'{e}diaire d'un buffer en m\'{e}moire centrale. Pour y acc\'{e}der nous pourrions utiliser le pointeur associ\'{e} au label d'\'{ {e}nements cr\'{e}\'{e}s au moment du d\'{e}marrage de l'acquisition. Ce label s'int\'{e}grera dans la table des labels au m\^{e}me titre que les spectres. Le stockage sur bande ou exabyte s'int\'{e}grera dans la norme ANSI. Le d\'{e}pouillement en g n\'{e}ral se fait directement \`{a} partir de la cassette exabyte. Mais il peut arriver que pour d'autres exp\'{e}riences qu'EUROGAM, nous soyons amen\'{e}s \`{a} stocker des \'{e}v\'{e}nements bruts sur disque. Dans ce cas nous ferons une recopie de ande magn\'{e}tique sur disque, en conservant la structure de la bande. Un fichier comportera un ou des blocs d'\'{e}v\'{e}nements bruts. Une cassette Exabyte pourra contenir plusieurs run. \subsection{Les autres types de donn\'{e}es} D'autres informations peuvent \^{e}tre n\'{e}cessaires aux cours des exp\'{e}riences. Celles-ci seront caract\'{e}ris\'{e}es par un label et des valeurs num\'{e}riques. Leur structure sera connue dans le label. Les valeurs num\'{e}riques seront stoc }es dans un bloc identifi\'{e} diff\'{e}remment des spectres et des \'{e}v\'{e}nements bruts. \newpage \begin{center} mouvement des informations \end{center} \newpage \section{Structure} Les informations comporteront toujours un label et des valeurs num\'{e}riques quel que soit le type d'informations. \subsection{label} Pour d\'{e}finir le label nous nous sommes inspir\'{e}s de la norme bande IN2P3. Nous r\'{e}sumons sch\'{e}matiquement quelques unes des zones du label. Les informations sont stock\'{e}es en g\'{e}n\'{e}ral en ASCII dans des blocs de 80 octets. \begin{itemize} \item nom du run, du propri\'{e}taire \item nom et num\'{e}ro du spectre \item date de cr\'{e}ation \item type (spectre, matrice, \'{e}v\'{e}nements, data quelconque) \item taille et type de la donn\'{e}e \'{e}l\'{e}mentaire (en bits, entier ou r\'{e}el) \item taille des dimensions (x,y,z) \item zone d'usage libre (commentaires, valeurs d'\'{e}talonnage etc.) \end{itemize} \section{donn\'{e}es} Sur bande ces donn\'{e}es sont regroup\'{e}es en bloc de 512 octets. Sur disque comme pour tout fichier UNIX il n'y pas de structure en blocs. Le fichier est une suite d'octets accessibles directement. \section{R\'{e}alisation} \subsection{m\'{e}moire, ram disque, disque} La table de labels est automatiquement implant\'{e}e en m\'{e}moire apr\`{e}s chaque login. Lors de chaque cr\'{e}ation de spectres, de buffer d'\'{e}v\'{e}nements bruts ou de donn\'{e}es num\'{e}riques quelconques la table de label est mise \`{a} j t une demande de place m\'{e}moire stockera son emplacement (valeur d'un pointeur) dans la table de labels. Chaque destruction de spectre provoquera sa mise \`{a} jour de la table des labels et la restitution de place. Bien entendu les zones de donn\ s num\'{e}riques ne sont pas contigues. Sur disque un stockage d'informations cr\'{e}era la table des labels si elle n'existe pas ou la mettra \`{a} jour si elle existe d\'{e}j\`{a}. Puis on cr\'{e}era le fichier des donn\'{e}es num\'{e}riques. Il est souhait\'{e} de cr\'{e}er si n\'{e}ce e un r\'{e}pertoire sp\'{e}cifique informations (spectres, \'{e}v\'{e}nements ou donn\'{e}es quelconque). Une commande d'\'{e}\-crit\-ure sp\'{e}cifique sur disque est \`{a} cr\'{e}er. La commande cp n'est donc pas directement utilisable. La table des labels sera accessible ind\'{e}pendamment des valeurs des canaux. Une liste de spectres sera faite \`{a} partir de cette table (ou fichier) labels sans avoir besoin de scruter tous les spectres... \subsection{bande} Le format retenu est conforme \`{a} la norme ANSI qui a \'{e}t\'{e} adapt\'{e} pour les besoins de la Physique Nucl\'{e}aire. \begin{itemize} \item chaque bande contient des blocs label de volume \newline (VOL1, UVL1, UVL2) \item un fichier de donn\'{e}es est pr\'{e}c\'{e}d\'{e} d'un groupe de bloc \newline (HDR1, HDR2 ) s\'{e}par\'{e} par un tape marque et suivi d'une tape marque puis d'un groupe de blocs (EOF1, EOF2 ) \item les blocs autres que de donn\'{e}es ont 80 octets \item chacune de ces entit\'{e}s se termine par une tape marque \item chaque bande se termine par une double tape marque Tout en \'{e}tant conforme \`{a} la norme, nous proposons quelques choix pour simplifier l'ac\c{c}{e}s aux informations. Nous allons les r\'{e}sumer. \item les fichiers devraient \^{e}tre de type monovolume \item les blocs de donn\'{e}es seront de taille variable plus petit ou \'{e}gal \`{a} 8192 octets. \item les champs commencent tous par un espace \item les valeurs num\'{e}riques sont cadr\'{e}es \`{a} droite et compl\'{e}t\'{e}es \`{a} gauche par z\'{e}ro ou espace \item les zones non utilis\'{e}es devront \^{e}tre mises \`{a} espace. \end{itemize} \section{Norme bande} \subsection{Label de volume} VOL1, UVL1, UVL2 \subsection{Label} HDR1, HDR2, EOF1, EOF2 \subsection{Fichier de donn\'{e}es} COMMENT, SCALER, PARAM, EVENTH, EVENTD, SPECTH, SPECTD \chapter{REALISATION DU SYSTEME} \pagestyle{plain} Ce syst\`{e}me (voir sch\'{e}ma plus loin) se compose de fonctions qui pourront \^{e}tre implant\'{e}es mat\'{e}riellement dans des ch\^{a}ssis VXI ou VME. Il pourra \'{e}voluer pour accepter sans probl\`{e}mes majeurs les nouveaux d\'{e}tecteurs. ent compte des \'{e}tudes et des r\'{e}alisations faites dans les collaborations internationales pour les multid\'{e}tecteurs. \section{Trigger} Cette fonction d\'{e}clenchera les modules pour former des \'{e}v\'{e}nements \`{a} partir des param\`{e}tres cod\'{e}s dans les diff\'{e}rents ch\^{a}ssis d'instrumentation. Des cartes sp\'{e}cifiques sont d\'{e}j\`{a} d\'{e}velopp\'{e}es dans le c du projet EUROGAM en standard VXI. \section{Acquisition param\`{e}tres} Pour r\'{e}aliser des exp\'{e}riences avec les multid\'{e}tecteurs, le choix des ch\^{a}ssis pour l'\'{e}lectronique associ\'{e}e s'est port\'{e} sur le standard VXI. Nous voulons nous placer dans la m\^{e}me philosophie pour l'acquisition locale. Toute l'\'{e}lectronique dans un autre standard que VXI n\'{e}ces\-si\-tera une adaptation sp\'{e}cifique pour transf\'{e}rer les donn\'{e}es sur le bus DT32 vers l'event builder. Ceci n\'{e}cessite donc l'achat d'un ch\^{a}ssis VXI, d'un 'Resource er' et d'une carte 'Read Out Controler'. Une adaptation bus Fera - bus DT32 est en cours dans le cadre de EUROGAM. \section{Formation des \'{e}v\'{e}nements } Cette fonction est r\'{e}alis\'{e}e dans un ch\^{a}ssis appel\'{e} 'Event Builder'. Les \'{e}v\'{e}\-ne\-ments venant du trigger sont r\'{e}ceptionn\'{e}s, mis en forme (rajout ou suppression de champs de bits), pour \^{e}tre renvoy\'{e}s rapidement attente vers le module de tri des \'{e}v\'{e}nements avec une carte de sortie rapide. D'autres fonctions vont encore \^{e}tre rajout\'{e}es \`{a} l' 'Event Builder'; elles seront implant\'{e}es dans un ch\^{a}ssis VME reli\'{e} au r\'{e}seau \`{a} t s Ethernet. Un logiciel sp\'{e}cifique s'ex\'{e}cutera sous le contr\^{o}le d'une CPU rapide. Les \'{e}v\'{e}nements seront stock\'{e}s dans une m\'{e}moire rapide HSM. \section{Formation d'histogramme} Pour contr\^{o}ler le bon fonctionnement des d\'{e}tecteurs, il est important de pouvoir disposer de moyens de formation de spectres mono et bidimensionnels - dans un ch\^{a}ssis VME comportant une CPU, de la m\'{e}moire \`{a} double ac\c{c}{e}s d'u pacit\'{e} suffisante pour stocker les spectres, d'un contr\^{o}leur Ethernet permettant de rechercher ces spectres pour les visualiser depuis n'importe quelle station du r\'{e}seau, les analyser ou les stocker sur support magn\'{e}tique. Les spectr ront form\'{e}s par un dispositif 'hardware DMI' (direct memory increment). Ce ch\^{a}ssis sera sous le contr\^{o}le d'un logiciel temps r\'{e}el r\'{e}alis\'{e} avec VX works dans un environnement UNIX. Une station couleur 'Low Cost' de SUN permettr e voir directement cetains spectres en cours de constitution. Ce ch\^{a}ssis sera branch\'{e} directement sur le bus DT32 de sortie des ch\^{a}ssis d'acquisition VXI. \section{Stockage des \'{e}v\'{e}nements } Par une liaison \`{a} fort d\'{e}bit les \'{e}v\'{e}nements viendront de l'event builder dans une carte \`{a} d\'{e}velopper. Cette liaison sera une liaison en fibre optique dont le protocole peut \^{e}tre assez simple, celle-ci \'{e}tant en point \ point et monodirectionnelle. Dans ce ch\^{a}ssis VME sera connect\'{e} le nouvel exabyte \`{a} haute densit\'{e} et de capacit\'{e} de 5 GO sur lequel seront rang\'{e}s les \'{e}v\'{e}nements. Une CPU avec contr\^{o}leur Ethernet, une carte HSM (High d Memory) avec un noyau temps r\'{e}el permettra avec un logiciel sp\'{e}cifique d'accepter les \'{e}v\'{e}nements sans introduire de temps morts sur l'acquisition proprement dite. Une autre carte pourra transmettre ces \'{e}v\'{e}nements vers la sta de tri. Comme le ch\^{a}ssis histogramme, toutes les cartes r\'{e}alisant cette fonction de stockage seront ins\'{e}r\'{e}s dans un ch\^{a}ssis VME. Ce module servira aussi pour stocker les spectres form\'{e}s par le ch\^{a}ssis histogramme et par la station de travail de tri. \section{Contr\^{o}le de l'acquisition} L'exp\'{e}rience X-Window acquise au Ch\^{a}teau de Cristal au cours du 1er semestre 1990 a montr\'{e} l'utilit\'{e} d'un affichage permanent des param\`{e}tres, le contr\^{o}le de l'acquisition et des signaux d'alarme. Cet affichage sera int\'{e}gr\'{e} dans une fen\^{e}tre d'interface gra\-phi\-que d\'{e}velop\-p\'{e}e sp\'{e}cifiquement sous X-window (actuellement dispo\-ni\-ble sur la quasi-totalit\'{e} des stations de travail). \section{Traitement et visualisation en ligne } Une base de donn\'{e}es contiendra toutes les indications n\'{e}cessaires pour le tri des \'{e}v\'{e}nements. Un langage sp\'{e}cialis\'{e} permettra au chercheur de d\'{e}finir facilement toutes les informations sur les codeurs choisis, les domaine s\'{e}lection, les traitements sp\'{e}cifiques sur les param\`{e}tres etc... Un logiciel de tri utilisera ces indications sans programmation pour le chercheur. Une station de travail est l'outil indispensable en compl\'{e}ment de l'acquisition. Les s es seront donc affich\'{e}s directement sur la station supprimant des transferts sur le r\'{e}seau. Cette station comportera une entr\'{e}e rapide d'informations par fibre optique, un processeur puissant, avec une m\'{e}moire suffisante pour former b up de spectres bidim, un disque de 1 GO (notamment pour stocker temporairement des \'{e}v\'{e}nements; des spectres et des matrices) et un \'{e}cran couleur avec acc\'{e}l\'{e}rateur graphique. \section{Extensions futures} La demande d'AP 1991 couvre un seul syst\`{e}me d'acquisition. Dans le futur, voir plus haut, il faudra pouvoir disposer de deux syst\`{e}mes (un pour l'exp\'{e}rience, un autre pour la pr\'{e}paration de l'exp\'{e}rience suivante). \chapter{AUTORISATION DE PROGRAMME 1991} \pagestyle{plain} \section{Trigger} \begin{itemize} \item cartes sp\'{e}cifiques \`{a} d\'{e}velopper \end{itemize} \section{Acquisition param\`{e}tres} \begin{itemize} \item un ch\^{a}ssis VXI \item un resource manager \item une carte sp\'{e}cifique pour chaque d\'{e}tecteur \item une carte Read Out Controler \item une adaptation bus Ferra - bus DT32 \end{itemize} \section{Event Builder} \begin{itemize} \item un ch\^{a}ssis VME \item une carte de sortie rapide (FDDI, du type Lambda, VMV) \item une CPU \item un contr\^{o}leur Ethernet \item une carte HSM (high speed memory) \end{itemize} \section{Formation d'histogrammes} \begin{itemize} \item un ch\^{a}ssis VME \item une carte DMI (direct memory increment) \item une carte CPU \item un contr\^{o}leur ethernet \item une m\'{e}moire double ac\c{c}{e}s \item une station 'low cost' de SUN \item une licence VXWORKS \end{itemize} \section{Stockage des \'{e}v\'{e}nements} \begin{itemize} \item un ch\^{a}ssis VME \item une carte d'entr\'{e}e rapide (FDDI, du type Lambda, VMV) \item une carte de sortie rapide (FDDI, du type Lambda, VMV) \item un CPU \item un contr\^{o}leur Ethernet \item un contr\^{o}leur et un exabyte haute densit\'{e} 5GO \end{itemize} \section{Contr\^{o}le de l'acquisition} \begin{itemize} \item un contr\^{o}leur X-Window avec son \'{e}cran \end{itemize} \section{Tri des \'{e}v\'{e}nements et visualisation des spectres form\'{e}s} Une station de travail avec: \begin{itemize} \item un CPU (25 mips - 5 Mflops) avec Ethernet et une m\'{e}moire de 32 Moctets \item un disque 1G Octets \item un \'{e}cran couleur avec acc\'{e}l\'{e}rateur graphique \item une entr\'{e}e de donn\'{e}es rapide \item un syst\`{e}me UNIX avec TCP/IP \end{itemize} \newpage \begin{center} r\'{e}alisation de l'acquisition \end{center} \tableofcontents \end{document}