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トリスタン計画報告書TOP
 高エネルギー物理学研究所長挨拶
 高エネルギー委員会委員長挨拶
 1. は じ め に
 2. トリスタン計画の概要
 3. 研 究 成 果
 概略
標準理論の精密検証とその予言する新しい現象の発見
標準理論を越える新しい現象の探索
光子・光子コライダーとして
実験技術の開発
 薄肉超伝導ソレノイド電磁石
強磁場(3テスラ)超伝導ソレノイド電磁石
低温機器の自動・長期運転
高速・大量データ収集用ファーストバスシステム
計算機とネットワーク
 4. トリスタンと加速器科学
 5. 周辺分野との関わり
 6. ま と め
 List of Figures
 List of Tables
 グラビア写真集
 
3. 研究成果

3.5 実験技術の開発

3.5.5 計算機とネットワーク


トリスタン実験での計算機の役割は、測定器から送られてくる生データを高速に収集、解析するとともに、モンテカルロシミュレーションにより、理論モデルと実際に起こった事象を精密に比較することである。実験開始当初の生データの平均転送量は3グループ合計で毎秒約200kバイトであり、その処理のためにはデータ収集時間の2倍程度の計算機CPU時間が必要であった。データ収集後に、遅滞なく物理結果を得るためには、高い能力を持つ計算機が不可欠であり、専用計算機として、トリスタン計算機システムがデータ処理センターに導入された。導入後の運用に関しては、データ処理センターと3実験グループのソフトウエア担当者が密接な協力の下に、当時まだ不十分であったネットワーク環境やシステムソフトウエアの開発整備を行った。特に、実験開始後は直ちにデータ解析が行われ、実験成果を発表できたことはその成果である。

その導入時の構成図を図55(A)に示す。実験室にあるVAX計算機で収集されたデータは、DACU (Device Attachement Control Unit) 装置より最大長3km の光ケーブルを経て計算機システムに転送され、瞬時に記録された。データ収集と記録は、バッチオンライン系CPUで実行され、研究者はTSS系に接続された直結の端末を使用してプログラムの開発や、データ解析を行った。

データは、容量280MバイトのVHSテープを媒体とする、総容量1.7Tバイトのロボット倉庫(CTLライブラリー)に格納され、ロボットには24個のテープドライブが付いていて、テープを各ユーザージョブが直接使用するために、テープ管理システムKEKCTLを富士通(株)と共同開発した。ロボット倉庫を使ってデータ収集することは、当時としては初めてであり、世界的な関心を集めた。テープのマウント回数は最高で週5500回(平均2分に1回の相当)に達し、円滑なデータ解析に不可欠な役割を果たした。

一方、トリスタン実験には国外も含めて約40大学・研究所から300人弱の研究者が参加したので、これらの研究者がKEK所外からデータ解析やメールのやり取りができることが、トリスタン計算機の重要な機能として求められた。電子メールとしては、VAXによるDECNETメールの利用と合わせて、富士通(株)と共同でBITNET メールシステム(NETDATA/K)を開発し運用した。また、所外からのトリスタン計算機の使用方法としては、通信速度は9600bpsと限られてはいたが、富士通VAN(FVAN)による大型計算機間のMSNF接続と、DDXを経由した遠隔地端末使用を行った。MSNF接続では、相手方計算機へのログインとともに、ファイルの転送やリモートジョブエントリーも可能であった。この機能により、新しいソフトができるたびに大きなオープンリールテープで運搬する労力は必要なくなった。

当初のシステムは、実験の進展によるデータ量の増加に対応するため、CPU能力とデータ保存容量の増強を目的に1988年3月、1992年12月の2回にわたって機種更新され、1993年からは図55(B)の様なシステムで運用されている。バッチオンライン系のCPU能力は当初より3倍増え、データ保存容量高密度テープドライブを導入するなどして4〜5倍に増大している。生データ転送速度は、AUSCPM8400を使用して1実験あたり毎秒500kバイト以上に改善された。

ところで、1980年代半ばから90年代半ばまでに、計算機を巡る状況は大きく変化した。大型計算機万能の時代から、ワークステーションやパソコン中心の時代になり、ネットワーク接続はインターネットなどの異機種間の接続が普通となってきた。これらの動向をふまえて、現行システムにおいても主にモンテカルロ計算専用のシステムとして、SUN4/10 10台からなるモンテカルロ計算サーバーを附置すると共に、ネットワークは所内外を問わずEthernetやFDDIによるTCP/IPプロトコールによるものに置き換えられた。所外とのネットワークは学術情報ネットワークや専用線により、回線速度が 0.5Mbps 近く まで向上した。TSS系はTISPによりEthernetに接続されたので所外においても、所内においても、X端末からの使用が標準となり、異種計算機の同時利用も容易になった。

最後に、トリスタンで収集したデータ量の推移をTOPAZグループを例に、図56に示す。 高ルミノシティー実験が本格化した1992年より、年間データ蓄積量が倍増していること。テープの使用量は、DSTテープや、モンテカルロデータ保存用のテープも含めると3グループ合計で8万本弱となった。この例でわかるように、処理すべきデータ量は、第2期に急増した。CPUの平均稼働率の推移を、図57に示す。増強後も依然として、90%近い稼働率となっている。


 
Figure 55: トリスタン計算機システムの機器とネットワークの構成。システム導入当初の構成(A)及び1993年より稼働している現行システム(B)の構成を示す。
  
Figure 56: TOPAZグループにおける毎年の生データ集積量(ヒストグラム)と積算データ収集量(折れ線) Figure 57: バッチオンライン系トリスタン計算機のCPU稼働率の推移



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