El uso generalizado de cargas de trabajo en instancias de inteligencia artificial (IA) requiere sistemas de unidades de suministro ininterrumpido (UPS) capaces de gestionar cambios escalonados en la carga de la unidad de procesamiento de gráficos (GPU) durante las operaciones sin interrupciones en el suministro de energía. Esta nota técnica detalla cómo los grandes UPS de Vertiv mantienen con éxito la estabilidad de la alimentación de conformidad con la norma IEC 62024-3 Clase 1 en diversas condiciones, y sirven como referencia de rendimiento para las implementaciones de UPS que admiten clústeres de IA.
Se llevó a cabo una prueba de rendimiento en el Vertiv™ Liebert® EXL S1, el gran sistema de UPS de Vertiv que comparte la arquitectura de componentes con el recientemente lanzado Vertiv™ Trinergy™. En la prueba, el Vertiv™ Liebert® EXL S1 se conecta con cargas de potencia de aplicaciones informáticas de alto rendimiento en centros de datos de IA. El objetivo principal era evaluar la capacidad del sistema de UPS para mantener un voltaje y una corriente de salida estables.
La prueba implicó un monitoreo y un análisis detallado de los parámetros de rendimiento del UPS, incluidos el voltaje, la corriente y la frecuencia de entrada y de salida. A lo largo de múltiples ciclos de entrenamiento de IA, se dio un enfoque específico a la respuesta del sistema de UPS a los ciclos de alta computación y de ralentí de la carga de trabajo de IA.
Las métricas de desempeño clave se evaluaron en tres escenarios diferentes:
- Durante la operación en la utilidad
- Durante la transición de la red pública al generador
- Durante el funcionamiento del generador
Ciclo de entrenamiento de IA en computación de alto rendimiento
La carga de potencia de IA (en la GPU NVIDIA H100) consiste en 2 segundos de alta carga de computación al 90 % del valor nominal alto, seguidos de 2 segundos de ralentí al 50 % de la potencia nominal de los sistemas UPS en los centros de datos de IA.
Vista de zoom del perfil de carga de potencia de IA:
Vista macro del perfil de carga de potencia de IA:
Situación 1: Operación en la utilidad
En este escenario, se evaluó el rendimiento del Liebert® EXL S1 en el manejo de cargas de trabajo de IA mientras operaba con energía de la red pública. El análisis se centró en el voltaje, la corriente y la frecuencia de entrada y de salida durante múltiples ciclos de entrenamiento de IA. La carga de energía de IA introdujo cambios rápidos en la corriente y creó fluctuaciones significativas en las señales de entrada. A pesar de estas fluctuaciones, el sistema de UPS reguló eficazmente la salida, para mantener un voltaje y una frecuencia estables. Las observaciones detalladas mostraron que el UPS manejó la carga de potencia de IA intermitente sin afectar significativamente los parámetros de salida.
Voltaje y corriente de salida instantáneos durante varios ciclos de entrenamiento de IA:
Análisis del uso de la batería
A continuación se muestra la vista macro del voltaje de la batería y el voltaje del enlace de CD del UPS (trazo superior), la corriente de entrada de fase A (2do trazo), el voltaje de salida de fase A (3er trazo) y la corriente de salida de fase A (4to trazo). No se pudo medir la corriente de la batería, ya que la batería solo se utilizó durante la transferencia de interrupción previa a la conexión de la red pública al generador. De lo contrario, la batería nunca se utiliza como la carga de pulsos de aplicaciones informáticas de alto rendimiento. El voltaje de salida se mantiene dentro de la norma IEC Clase 1.
Situación 2: Transición de la red pública a los generadores
En este escenario, se analizó el rendimiento del Liebert® EXL S1 durante una transición de la alimentación de la red pública a la energía del generador. Se registraron parámetros clave como el voltaje, la corriente y la frecuencia de entrada para observar los efectos de la transición de interrupción previa a la conexión del conmutador de transferencia automática. El enfoque principal fue evaluar la capacidad del UPS para mantener una corriente, una frecuencia y un voltaje de salida estables durante este período de transición crítico. La naturaleza intermitente de la carga de energía de IA introdujo fluctuaciones en las señales de entrada. A pesar de esto, el sistema UPS mantuvo con éxito parámetros de salida consistentes, al gestionar las transiciones de la fuente de energía sin comprometer la estabilidad de la carga.
Corriente, frecuencia y voltaje de salida:
Corriente, frecuencia y voltaje de salida
Situación 3: Con el generador
En este escenario, el Liebert® EXL S1 se probó con carga de energía de IA mientras operaba con energía del generador. La prueba incluyó vistas aumentadas y ampliadas de los ciclos de entrenamiento de IA y se centró en el voltaje, la corriente y la frecuencia de entrada y de salida. El generador creó fluctuaciones en el voltaje y la frecuencia, pero el sistema UPS reguló eficazmente la salida, lo cual permitió una variación mínima en el voltaje y la frecuencia suministrados a la carga de energía de IA. Las observaciones detalladas revelaron que el UPS grande podía manejar fluctuaciones rápidas y altas tasas de giro en la corriente de entrada y mantener la estabilidad en las corrientes de salida y los voltajes.
Vista ampliada de un ciclo de entrenamiento:
Voltaje y corriente de salida instantáneos durante varios ciclos de entrenamiento de IA
Resultado de la prueba
Las pruebas del Liebert ® EXL S1 demostraron la capacidad del sistema para proporcionar un suministro eléctrico confiable para las cargas de energía de IA en múltiples escenarios, incluida la operación en condiciones de generador, de red pública y de transición. Esto facilita el funcionamiento continuo y consistente de las aplicaciones de computación acelerada.
Las pruebas demostraron que el Liebert EXL S1 puede proporcionar potencia consistente para las cargas de trabajo de IA con un perfil de carga único, que se parece de manera efectiva a un paso de carga repetitivo seguido de una caída de carga y cumple con las especificaciones de rendimiento de voltaje IEC 62040-3 Clase 1.
Los grandes sistemas de UPS de Vertiv están diseñados para manejar cargas de energía de IA
Las soluciones de UPS Vertiv™ están diseñadas para manejar cambios de carga escalonados. Si bien estas pruebas se llevaron a cabo en el Liebert EXL S1, se comparte el mismo comportamiento con otros UPS de gran potencia, incluidos los recientemente lanzados Vertiv™ Trinergy™ y Vertiv™ PowerUPS 9000.
Además, los grandes UPS Vertiv ™ cuentan con capacidades de sobrecarga inigualables y están diseñados para soportar también aumentos de carga mucho más allá de la potencia nominal. A continuación se presentan las capacidades superiores de sobrecarga del Vertiv™ Trinergy™:
| Vertiv™ Trinergy™ | |
|---|---|
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Capacidades de sobrecarga a 25 °C |
110 % continuo 125 % durante 10 min 150 % durante 1 min |
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Capacidades de sobrecarga a 40 °C |
110 % durante 550 segundos 125 % durante 130 segundos 150 % durante 25 segundos |
Tabla 1. Capacidades de sobrecarga de Vertiv™Trinergy™
Todos los UPS Vertiv son sólidos y resistentes, con la capacidad de manejar el perfil de carga pulsante de las aplicaciones informáticas de alto rendimiento.
Conclusión:
Las cargas de potencia de IA están cambiando el patrón de la demanda eléctrica en los centros de datos de IA de un patrón constante a uno muy variable.
Dos posibles escenarios que se deben resaltar:
- El usuario desea evitar afectar la fuente eléctrica o los generadores locales, que no están dimensionados para soportar la velocidad de cambio requerida por estas cargas.
- El usuario desea evitar afectar la batería para evitar acelerar su envejecimiento debido a ciclos de descarga/recarga pequeños, pero frecuentes.
En la aplicación descrita anteriormente, la energía de la batería solo se utilizaba cuando la fuente del UPS grande hacia una transición abierta de la red pública al generador.
Los sistemas de UPS Vertiv™ puede admitir ambos escenarios y permitir la protección y la calidad de la energía para cada caso a través de un diseño resistente y algoritmos flexibles que manejan todas las fuentes de CA y CD disponibles.
