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3. 研究成果
3.5 実験技術の開発
3.5.4 高速・大量データ収集用ファーストバスシステム
データ収集システムとは、検出器からのアナログ信号を受信して、時間差、電荷量、サンプリング波形などの情報をデジタル値に変換したうえで、コンピュータ管理下にあるマス・ストレージ に、これらのデータを格納するための整合のとれた電子回路システムおよび制御するソフトウエアを意味する。従ってデータ収集システムは、古くから積み上げられたアナログ技術、最近の進歩が著しいデジタル技術、また高速データ転送、高速演算、マス・ストレージ技術、ソフトウエアなどを含んだ意味でのコンピュータ技術に裏打ちされたものでなければならない。
検出器は目的別に選択されたさまざまな放射線センサーの集合体である。トリスタンの実験では信号源の数で勘定すると２万ないし３万チャンネルに相当するものとなった。タイム・プロジェクション・チェンバーのように波形サンプリングを用いる検出器もあるので、すべてのチャンネルからのデータをそのままコンピュータへ転送するのは現実的ではない。実際にはスパース・データ・スキャンという方式により、有効データのみを転送する方式がとられた。それでも毎秒あたりの平均データ転送レートは、100kバイトを越えることもしばしばであった。
トリスタンのデータ収集システムでは、伝統的なNIM、始めてコンピュータ化されたCAMAC、そして最新のファーストバス（FASTBUS）が併用された。NIM、CAMAC、またはインハウスの規格(TKOなど)による電子回路をフロント・エンド（検出器からの信号を直接受信する部分）に配置し、コンピュータへのインターフェースを含むデータ収集システムのバックボーンはFASTBUS規格で構築された。 TKO規格は、CAMAC相当の単純化されたインターフェース、縦長で広いボード形状、および背面からのケーブルアクセスなどの特徴を持ち、高エネルギー物理学研究所で開発されたインハウス規格である。FASTBUS規格と相補的に使用されることを目的としており、製造コストおよび、設計の容易さなどからフロント・エンドの電子回路等に数多く用いられている。
図51には新しいFASTBUS規格の下でそれ以前の規格が統合されている様子が示してある。このような構成はFASTBUSのアーキテクチャー上の柔軟さを示しているものである。
トリスタンのデータ収集システムを構築するにあたっては、NIM、CAMAC、TKO等による電子回路が数多く設計され、製作された。特にFASTBUSは、その時点ではまだ規格の策定段階にあり、実機の試作と規格へのフィード・バックを同時に行なっていった。
FASTBUS規格は、現在利用可能な最も高速な高密度データ収集システムの一つである。これによりほとんどあらゆるアーキテクチャーを構成することができ、またデータ転送速度は毎秒40Mバイトと高速である。FASTBUSは広く使われてきたNIMおよびCAMACの優れた特徴を継承しつつ、より高密度の実装を実現することで、チャンネルあたりのコストを劇的に削減することもねらっている。
