Monitoring infrastructure development for the CMS Drift Tube Track Finder at the LHC

Abstract

Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und Integration einer Monitoring Software fuer den Drift Tube Track Finder (DTTF), ein Subsystem des Level-1 Triggers (L1 T) des Compact Muon Solenoid (CMS) Experiments am Large Hadron Collider (LHC) der Europaeischen Organisation fuer Kernforschung CERN. Der DTTF setzt sich im wesentlichen aus speziellen Hardwarekomponenten zusammen, deren Aufgabe es ist, die in den vier Myonstationen gemessenen Spursegmente zu Myonspuren zu kombinieren und an den Globalen Myontrigger (GMT) weiterzuleiten. Um diese Hardware zu konfigurieren und ihre Funktionalitaet waehrend der CMS Datennahme zu ueberwachen, braucht man eine Software, die die Visualisierung der Triggerraten sowie eine Frueherkennung potentieller Probleme der DTTF Hardware und auch eventuelle Fehler in der Datennahme ermoeglicht. Diese wurde in das Trigger Supervisor Framework implementiert und kann ueber eine Webapplikation praktisch unabhaengig vom Standort bedient werden.<br />Im speziellen arbeitet diese Software auf drei PC's gleichzeitig, laeuft dann aber an einer zentralen Stelle der sogenannten ``DTTF Supervisor Cell'' zusammen. In dieser Zelle laesst sich mittels ``Commands'' bzw.<br />``Control Panels'' die DTTF Hardware ansteuern. Die wichtigsten Ueberwachungsparamter sind die Inputraten der Drift Tube Myonstationen I bis IV sowie der Cathode Strip Chambers (CSC) in den Endcaps, und die Outputraten der gefundenen Myonspuren, die ueber zwei verschiedene Kanaele ausgelesen werden. Weiters wurden Module entwickelt, die den gesamte Hard- und Softwarestatus des DTTF wiedergeben, und im Falle einer Fehlfunktion diesen an die Zentrale Triggerzelle weiterleiten.<br />Die Software wurde waehrend Datennahmeperioden mit kosmischer Strahlung, sogenannter ``Global Runs'', im besonderen in der CRAFT-Phase (Cosmics Run At Four Tesla), getestet, auf Fehler ueberprueft und analysiert.

The main goal of this thesis was the development and integration of Monitoring Software for the Drift Tube Track Finder (DTTF), a subsystem of the Level-1 Trigger (L1 T) of the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN (European Organization for Nuclear Research). The DTTF is made of special hardware components, which combine track segment data from four muon stations to complete muon tracks and pass this information on to the next trigger device, the Global Muon Trigger (GMT). Software is needed to configure and monitor this special hardware in the CMS commissioning and data taking phases. This software should enable to visualize incoming and outgoing trigger rates, in order to guarantee correct working conditions and avoid faulty data being processed. The software is implemented in the Trigger Supervisor Framework, which gives the possibility to run the monitoring location-independently over a web application. The software runs on three machines in parallel, coordinated by a central unit, the ``DTTF Supervisor Cell''. In this cell the DTTF hardware can be fully controlled via ``Commands'' and ``Control Panels''. The most important monitor items are the input rates of Drift Tube muon stations I to IV and the Cathode Strip Chambers (CSC) in the endcaps, as well as the output rates for two channels of found tracks. In addition, modules to represent the hard- and software status of the entire DTTF and the possibility to forward messages about malfunctions to the Central Trigger Cell were developed. The software was tested, checked for errors and analyzed during data taking with cosmic rays, in so-called ``Global Runs'', in particular during the CRAFT-phase ( Cosmics Run At Four Tesla ) with the CMS magnet switched on.