Hardwarová akcelerace klastrování dat z pixelových detektorů ionizujícího záření

Abstract

Práce se zabývá akcelerací klastrování pixelových dat z detektoru Timepix3 ve vyčítacím zařízení Katherine, což je odlišný přístup od klastrování na PC. Akcelerace klastrování v zařízení snižuje zatížení PC a nároky na propustnost Ethernetové sběrnice. První část práce je věnována teoretickému rozboru tématiky a rešerši dostupných algoritmů. Druhá část práce je věnována optimalizaci vybraného algoritmu, paralelizaci klastrování a implementaci do zařízení Katherine Gen2. Vybraný algoritmus "baseline" byl výkonově optimalizován o 124,7 %. Následně byl paralelizován až do 16 výpočetních vláken PC, kde vykázal 7x nárůst výkonu. Nakonec byl algoritmus implementován v Katherine na dvoujádrovém procesoru ARM Cortex A9 a akcelerován na jednom výpočetním vlákně. Bylo prezentováno, že algoritmus dosahuje výkonu klastrování v řádu stovek kHit/s. Výstupem implementovaného algoritmu jsou klastry nebo histogramy energií, které jsou odesílány z Katherine do PC přes TCP komunikaci. K tomu byl vytvořen obslužný PC program s GUI, který umožňuje konfiguraci způsobu klastrování a post-processing naměřených dat.