【摘要】：重離子物理作為目前原子核物理領(lǐng)域的一個(gè)新分支正在蓬勃發(fā)展。目前,世界上已經(jīng)完成建造或正在建造各種重離子加速器裝置。我國(guó)自行設(shè)計(jì)并建設(shè)了蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)(HIRFL-CSR),其主要技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。外靶實(shí)驗(yàn)裝置(ETF)是蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)中位于主環(huán)(CSRm)和實(shí)驗(yàn)環(huán)(CSRe)間的一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,包含起始時(shí)間探測(cè)器,靶區(qū)γ探測(cè)器,多絲漂移室,飛行時(shí)間探測(cè)器和大型中子墻探測(cè)器等多種探測(cè)器類(lèi)型,可用于開(kāi)展核物質(zhì)、放射性物理、超核等多方面的物理研究。本文將介紹的是一套為上述外靶實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸原型系統(tǒng)。在系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)上,本文引進(jìn)了目前新興的大數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中流式計(jì)算的模式以及基于鍵-值映射的數(shù)據(jù)組織和計(jì)算方法,構(gòu)建了一種基于流處理方式的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),通過(guò)一個(gè)由流處理節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成從前端讀出電子學(xué)模塊讀出數(shù)據(jù)、傳輸、事例組裝等任務(wù)。系統(tǒng)在架構(gòu)上支持對(duì)流處理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)自由調(diào)整,具有很強(qiáng)的伸縮性,可靈活地實(shí)現(xiàn)并行處理和負(fù)載均衡。同時(shí)通過(guò)為不同類(lèi)型探測(cè)器定義接口標(biāo)準(zhǔn)以及支持用戶(hù)添加自定義節(jié)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)外靶實(shí)驗(yàn)裝置在調(diào)試和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)獲取相關(guān)需求。本文在組織結(jié)構(gòu)上安排如下：第一章為緒論部分,主要介紹了CSR外靶實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)和結(jié)構(gòu),以及對(duì)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的要求。第二章介紹目前國(guó)內(nèi)外大型物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及當(dāng)前大數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域一些新技術(shù),分析上述方案或技術(shù)的特點(diǎn),作為CSR外靶實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的參考。第三章結(jié)合第二章中調(diào)研的結(jié)果和CSR外靶實(shí)驗(yàn)的具體需求,描述了設(shè)計(jì)的一套基于流處理的傳輸系統(tǒng)總體框架及其工作方式。系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上被分為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸處理等核心任務(wù)的邏輯節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)以及負(fù)責(zé)系統(tǒng)整體配置運(yùn)行、狀態(tài)監(jiān)控等管理功能的監(jiān)視與控制子系統(tǒng)。第四章介紹了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸處理核心架構(gòu)的軟件實(shí)現(xiàn),給出了邏輯節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范。這部分設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接關(guān)系到最終獲取系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率,在實(shí)現(xiàn)方案中通過(guò)設(shè)計(jì)的全局緩沖區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),有效緩解了基于流處理的系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)間需要大量數(shù)據(jù)復(fù)制的問(wèn)題。第五章介紹系統(tǒng)的測(cè)試情況。一方面針對(duì)基于軟件編程實(shí)現(xiàn)的各邏輯節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行性能進(jìn)行評(píng)估測(cè)試；另一方面結(jié)合前端電子學(xué)及探測(cè)器進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試,驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可靠性及是否滿(mǎn)足CSR外靶實(shí)驗(yàn)的需求。第六章總結(jié)了本論文的內(nèi)容,指出了工作的創(chuàng)新點(diǎn)和需要進(jìn)一步研究的方向。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TL56

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本文編號(hào)：2806112