臺卡導航系統

[拼音]：hexinxi chuli xitong

[英文]：nuclear information processing system

處理核資訊或高能粒子資訊的電子學－計算機系統。核資訊處理系統包含用於讀取探測器上電訊號的各種核電子學裝置、核電子學裝置與計算機間的介面、計算機的硬體與軟體，以及分析處理資料使用的計算機程式。圖1為一個典型化核資訊處理系統的框圖。

用於基礎或應用研究的小型系統，往往只處理來自一個或兩個探測器的訊號。這樣的系統所使用的核電子學裝置數量不多，計算機介面簡單，計算機及其相應的外部裝置（磁碟、磁帶等）規模也不大；一般，僅一套微型機就能承擔資料獲取、實時性資料處理，以及最終資料分析和處理等全部任務。

用於高能實驗物理研究方面的大型處理系統的規模要大得多。高能事例的資訊收集，要使用大量的探測器單元，訊號總路數常在104以上。因此，讀取來自探測器的載有高能事例資訊的大量訊號，並在很高的速率下處理這些資訊，需要有能力很強的處理系統。這樣的系統也很複雜。

在大型處理系統中，資料的最終處理涉及大量的計算，而且，一次實驗獲取的資料可能因不同的物理目標而需要多次重複使用。因此，資料分析處理工作常在實驗過程之後單獨進行。這種脫離實驗裝置之後進行的資料分析，常稱為離線資料分析或離線資料處理。離線資料處理可以使用與實驗完全無關的計算機，也可仍使用實驗時獲取資料所用的計算機。離線資料處理所使用的計算機，不一定是完整的核資訊處理系統的一個組成部分，不過由於資料分析或資料處理程式大多是有針對性的，因而用於資料分析或資料處理的應用程式系統仍被視為完整核資訊處理系統的組成部分。

資料獲取與線上資料處理

資料獲取是指由接收探測器的電訊號開始，經過數字化並把資料讀入計算機，直至以可用的形式把資料輸出或存放到永久性存放資料的介質（如磁帶）為止的全部過程。

資料被讀入計算機以後和輸出到永久性存放資料的介質或最終使用資料的裝置以前，通過程式進行的處理步驟稱為線上資料處理。線上資料處理可能在一臺計算機內進行，也可能在多臺計算機內進行。在後面這種情況下，計算機與計算機之間常有資料往來。線上資料處理的具體內容隨系統而異。

觸發判選與事例選擇

這是高能物理實驗線上系統中兩項重要的處理步驟。現代的高能物理實驗是在高能粒子加速器上進行的。加速器所產生的能量極高的粒子流，在轟擊靜止靶或與另一束高能粒子流對撞時發生各種各樣的粒子相互作用事例。大量的探測器單元排布在粒子發生相互作用附近的空間，使得在發生相互作用事例時能探測到次級粒子在磁場中運動的軌跡、粒子飛過某段距離所經歷的時間以及穿過物質時的能量損失等。資訊處理系統在獲取這些資料以後，通過資料分析給出感興趣的物理結果。

在進行任何實驗時，人們希望更多地獲取感興趣事例的資料，並儘可能排除無用的資料。可是，客觀的實驗系統和環境總有大量非感興趣的事例存在，如宇宙線、束流碰到殘餘氣體發生的作用所產生的事例等。這就是所謂的本底。在實際的高能物理實驗中，本底事例與感興趣事例之比可能高達 106以上。為了排除這些本底的影響，在資料進入計算機之前要經過判選，只使那些滿足一定判選條件的事例去觸發計算機使之讀取資料。不同的實驗設計，使用不同的判選辦法。例如，用時間控制的辦法可以只在每次有束流作用的短暫期間收取探測器給出的訊號。這種辦法可以排除束流以外時間的大量宇宙線本底。又如，通過設定在一定位置上的探測器單元訊號的符合，可以達到按一定方位或甚而按一定徑跡形狀選擇事例的目的。圖2表示按方位進行判選的原理。圖中排布的四個（或四組）探測單元，在一定時間間隔內同時有訊號存在時由符合電路給出觸發判選訊號，這意味著選出了徑跡與入射束流呈θ角的事例。就判選標準而論，粒子種類、粒子數目、粒子能量、徑跡形狀等均可作為選擇的標準；技術上可使用符合電路、甄別電路、邏輯電路以及可程式設計序邏輯陣列等。

利用電子學電路實現的觸發判選，可以把本底壓低4至5個數量級。但是，在判選之後的事例中，還可能有90％（或更多）是不感興趣的事例。把這些事例混雜在感興趣事例一起記錄下來，不只會造成其後資料分析的負擔，而且由於讀取資料和記錄資料都費時間，也會影響資料獲取。為了進一步排除非感興趣事例，在資料獲取過程中往往還須進行進一步的事例選擇。

基於電子學電路的觸發判選電路有很快的處理速度，判選時間最短可在納秒量級。但是，越是快速響應的電路，選擇標準也往往越粗。否則，電路數量過大在經濟和技術方面實現起來都存在困難。因此，進一步的事例選擇一般使用可編微程式的專用處理機或直接使用計算機程式。

進一步的事例選擇，多以徑跡的幾何特徵為依據，因而需要識別徑跡。識別的方法是當快速判選電路判明事例以後便啟動事例選擇過程。這時，首先讀取為選擇事例所必需的那部分探測器給出的資料，通過程式對這些資料進行處理，把散在的資料恢復成徑跡資料並對照選擇標準進行檢查。如果同標準要求相吻合，則認為是好事例，並啟動資料獲取過程，讀進全部資料並準備記入磁帶；如果不符合標準要求，則認為是壞事例而加以捨棄。

基於徑跡識別原理的事例選擇處理，通常需要較長的處理時間，在徑跡條數較多的情況下尤其如此。專門設計的可編微程式處理機，其選擇徑跡的速度大約為每條徑跡100微秒的數量級。

快匯流排

它是隨高能物理實驗資料獲取率的提高而發展起來的適用於模組式高速資料獲取系統的一個部分。用於高能物理實驗的核資訊處理系統常包含大量的核電子學裝置。象高能物理實驗這樣的探索性很強的科學實驗，其目標總是不斷髮展的，實驗設計經常有不同程度的變動，這就要求實驗系統有良好的重組效能的重要措施。

70年代，在核電子學方面廣泛使用的標準是核儀器外掛(NIM)標準與計算機自動測量和控制（CAMAC）標準（見核電子儀器標準化）。但到70年代後期，高能物理實驗資料獲取率的提高和實時資料處理要求的提高，需要有新的標準與之適應。快匯流排即是在這種條件下提出來的。快匯流排標準在系統結構、邏輯結構、電氣效能和軟體要求等方面已有明確的定義，適用於規模較大的高速資料獲取系統。

與CAMAC標準相比，在資料獲取系統或自動控制系統中使用快匯流排標準能使系統支援更高的資料傳送率，具有更好的靈活性和方便性。而且，系統能容納多個處理機作為主動裝置，所以能使系統具有強大的分散式實時處理能力。