HDL Implementation of the Calibration Procedure for the CMS 2S Silicon Modules

by Johannes Ehlert (KIT)

Friday Feb 10, 2023, 4:00 PM → 5:00 PM Europe/Berlin

https://kit-lecture.zoom.us/j/64479037883?pwd=N1BBN0dKV1hlcWRHMzk3UjdDL3RBZz09 (Zoom)

Lecture to the master thesis from Johannes Ehlert on the Topic: HDL Implementation of the Calibration Procedure for the CMS 2S Silicon Modules

The CMS (Compact Muon Solenoid) detector is used for the detection of particles arising from a particle collision in the LHC (Large Hadron Collider) at the CERN. It consists of sensor modules which must be calibrated before operation. Based on a calibration procedure in the Ph2_ACF (Phase 2 Aquisition and Control Framework) software, a sample firmware module is designed to perform this task in parallel. With the help of the module, the resource consumption on the used FPGA (Field Programmable Gate Array) is determined and a temporal analysis is performed. The analysis shows a top acceleration factor of 30000 compared to the software. Finally, the steps necessary to implement a running firmware are described.

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Für die Untersuchung von Partikeln nach einer Teilchenkollision im LHC (Large Hadron Collider) am CERN wird der CMS (Compact Muon Solenoid) Detektor verwendet. Dieser besteht aus Sensormodulen, die vor dem Betrieb kalibriert werden müssen. Aufbauend auf eine Kalibrierungsprozedur in der Ph2_ACF (Phase 2 Aquisition and Control Framework) software, wird ein Beispielfirmwaremodul entworfen, um diese Aufgabe parallelisiert ausführen zu können. Mit Hilfe des Moduls wird der Ressourcenverbrauch auf dem genutzten FPGA (Field Programmable Gate Array) ermittelt und eine zeitliche Analyse durchgeführt. Diese führt zu einem maximalen Beschleunigungsfaktor von 30000 gegenüber der Software. Zuletzt werden die notwendigen Schritte beschrieben, um eine lauffähige Firmware zu implementieren.