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Merge branch 'master' into clusterMergeMaster11
[stockfish] / README.md
1 ## Overview
2
3 [![Build Status](https://travis-ci.org/official-stockfish/Stockfish.svg?branch=master)](https://travis-ci.org/official-stockfish/Stockfish)
4 [![Build Status](https://ci.appveyor.com/api/projects/status/github/official-stockfish/Stockfish?branch=master&svg=true)](https://ci.appveyor.com/project/mcostalba/stockfish/branch/master)
5
6 [Stockfish](https://stockfishchess.org) is a free, powerful UCI chess engine
7 derived from Glaurung 2.1. Stockfish is not a complete chess program and requires a
8 UCI-compatible graphical user interface (GUI) (e.g. XBoard with PolyGlot, Scid,
9 Cute Chess, eboard, Arena, Sigma Chess, Shredder, Chess Partner or Fritz) in order
10 to be used comfortably. Read the documentation for your GUI of choice for information
11 about how to use Stockfish with it.
12
13 The Stockfish engine features two evaluation functions for chess, the classical
14 evaluation based on handcrafted terms, and the NNUE evaluation based on efficiently
15 updateable neural networks. The classical evaluation runs efficiently on almost all
16 CPU architectures, while the NNUE evaluation benefits from the vector
17 intrinsics available on most CPUs (sse2, avx2, neon, or similar).
18
19
20 ## Files
21
22 This distribution of Stockfish consists of the following files:
23
24   * Readme.md, the file you are currently reading.
25
26   * Copying.txt, a text file containing the GNU General Public License version 3.
27
28   * src, a subdirectory containing the full source code, including a Makefile
29     that can be used to compile Stockfish on Unix-like systems.
30
31   * a file with the .nnue extension, storing the neural network for the NNUE 
32     evaluation. Binary distributions will have this file embedded.
33
34 Note: to use the NNUE evaluation, the additional data file with neural network parameters
35 needs to be available. Normally, this file is already embedded in the binary or it can be downloaded.
36 The filename for the default (recommended) net can be found as the default
37 value of the `EvalFile` UCI option, with the format `nn-[SHA256 first 12 digits].nnue`
38 (for instance, `nn-c157e0a5755b.nnue`). This file can be downloaded from
39 ```
40 https://tests.stockfishchess.org/api/nn/[filename]
41 ```
42 replacing `[filename]` as needed.
43
44
45 ## UCI options
46
47 Currently, Stockfish has the following UCI options:
48
49   * #### Threads
50     The number of CPU threads used for searching a position. For best performance, set
51     this equal to the number of CPU cores available.
52
53   * #### Hash
54     The size of the hash table in MB. It is recommended to set Hash after setting Threads.
55
56   * #### Ponder
57     Let Stockfish ponder its next move while the opponent is thinking.
58
59   * #### MultiPV
60     Output the N best lines (principal variations, PVs) when searching.
61     Leave at 1 for best performance.
62
63   * #### Use NNUE
64     Toggle between the NNUE and classical evaluation functions. If set to "true",
65     the network parameters must be available to load from file (see also EvalFile),
66     if they are not embedded in the binary.
67
68   * #### EvalFile
69     The name of the file of the NNUE evaluation parameters. Depending on the GUI the
70     filename might have to include the full path to the folder/directory that contains the file.
71     Other locations, such as the directory that contains the binary and the working directory,
72     are also searched.
73
74   * #### UCI_AnalyseMode
75     An option handled by your GUI.
76
77   * #### UCI_Chess960
78     An option handled by your GUI. If true, Stockfish will play Chess960.
79
80   * #### UCI_ShowWDL
81     If enabled, show approximate WDL statistics as part of the engine output.
82     These WDL numbers model expected game outcomes for a given evaluation and
83     game ply for engine self-play at fishtest LTC conditions (60+0.6s per game).
84
85   * #### UCI_LimitStrength
86     Enable weaker play aiming for an Elo rating as set by UCI_Elo. This option overrides Skill Level.
87
88   * #### UCI_Elo
89     If enabled by UCI_LimitStrength, aim for an engine strength of the given Elo.
90     This Elo rating has been calibrated at a time control of 60s+0.6s and anchored to CCRL 40/4.
91
92   * #### Skill Level
93     Lower the Skill Level in order to make Stockfish play weaker (see also UCI_LimitStrength).
94     Internally, MultiPV is enabled, and with a certain probability depending on the Skill Level a
95     weaker move will be played.
96
97   * #### SyzygyPath
98     Path to the folders/directories storing the Syzygy tablebase files. Multiple
99     directories are to be separated by ";" on Windows and by ":" on Unix-based
100     operating systems. Do not use spaces around the ";" or ":".
101
102     Example: `C:\tablebases\wdl345;C:\tablebases\wdl6;D:\tablebases\dtz345;D:\tablebases\dtz6`
103
104     It is recommended to store .rtbw files on an SSD. There is no loss in storing
105     the .rtbz files on a regular HD. It is recommended to verify all md5 checksums
106     of the downloaded tablebase files (`md5sum -c checksum.md5`) as corruption will
107     lead to engine crashes.
108
109   * #### SyzygyProbeDepth
110     Minimum remaining search depth for which a position is probed. Set this option
111     to a higher value to probe less agressively if you experience too much slowdown
112     (in terms of nps) due to TB probing.
113
114   * #### Syzygy50MoveRule
115     Disable to let fifty-move rule draws detected by Syzygy tablebase probes count
116     as wins or losses. This is useful for ICCF correspondence games.
117
118   * #### SyzygyProbeLimit
119     Limit Syzygy tablebase probing to positions with at most this many pieces left
120     (including kings and pawns).
121
122   * #### Contempt
123     A positive value for contempt favors middle game positions and avoids draws,
124     effective for the classical evaluation only.
125
126   * #### Analysis Contempt
127     By default, contempt is set to prefer the side to move. Set this option to "White"
128     or "Black" to analyse with contempt for that side, or "Off" to disable contempt.
129
130   * #### Move Overhead
131     Assume a time delay of x ms due to network and GUI overheads. This is useful to
132     avoid losses on time in those cases.
133
134   * #### Slow Mover
135     Lower values will make Stockfish take less time in games, higher values will
136     make it think longer.
137
138   * #### nodestime
139     Tells the engine to use nodes searched instead of wall time to account for
140     elapsed time. Useful for engine testing.
141
142   * #### Clear Hash
143     Clear the hash table.
144
145   * #### Debug Log File
146     Write all communication to and from the engine into a text file.
147
148 ## A note on classical and NNUE evaluation
149
150 Both approaches assign a value to a position that is used in alpha-beta (PVS) search
151 to find the best move. The classical evaluation computes this value as a function
152 of various chess concepts, handcrafted by experts, tested and tuned using fishtest.
153 The NNUE evaluation computes this value with a neural network based on basic
154 inputs (e.g. piece positions only). The network is optimized and trained
155 on the evalutions of millions of positions at moderate search depth.
156
157 The NNUE evaluation was first introduced in shogi, and ported to Stockfish afterward.
158 It can be evaluated efficiently on CPUs, and exploits the fact that only parts
159 of the neural network need to be updated after a typical chess move.
160 [The nodchip repository](https://github.com/nodchip/Stockfish) provides additional
161 tools to train and develop the NNUE networks.
162
163 On CPUs supporting modern vector instructions (avx2 and similar), the NNUE evaluation
164 results in stronger playing strength, even if the nodes per second computed by the engine
165 is somewhat lower (roughly 60% of nps is typical).
166
167 Note that the NNUE evaluation depends on the Stockfish binary and the network parameter
168 file (see EvalFile). Not every parameter file is compatible with a given Stockfish binary.
169 The default value of the EvalFile UCI option is the name of a network that is guaranteed
170 to be compatible with that binary.
171
172 ## What to expect from Syzygybases?
173
174 If the engine is searching a position that is not in the tablebases (e.g.
175 a position with 8 pieces), it will access the tablebases during the search.
176 If the engine reports a very large score (typically 153.xx), this means
177 that it has found a winning line into a tablebase position.
178
179 If the engine is given a position to search that is in the tablebases, it
180 will use the tablebases at the beginning of the search to preselect all
181 good moves, i.e. all moves that preserve the win or preserve the draw while
182 taking into account the 50-move rule.
183 It will then perform a search only on those moves. **The engine will not move
184 immediately**, unless there is only a single good move. **The engine likely
185 will not report a mate score even if the position is known to be won.**
186
187 It is therefore clear that this behaviour is not identical to what one might
188 be used to with Nalimov tablebases. There are technical reasons for this
189 difference, the main technical reason being that Nalimov tablebases use the
190 DTM metric (distance-to-mate), while Syzygybases use a variation of the
191 DTZ metric (distance-to-zero, zero meaning any move that resets the 50-move
192 counter). This special metric is one of the reasons that Syzygybases are
193 more compact than Nalimov tablebases, while still storing all information
194 needed for optimal play and in addition being able to take into account
195 the 50-move rule.
196
197 ## Stockfish on distributed memory systems
198
199 The cluster branch allows for running Stockfish on a cluster of servers (nodes)
200 that are connected with a high-speed and low-latency network, using the message
201 passing interface (MPI). In this case, one MPI process should be run per node,
202 and UCI options can be used to set the number of threads/hash per node as usual.
203 Typically, the engine will be invoked as
204 ```
205 mpirun -np N /path/to/stockfish
206 ```
207 where ```N``` stands for the number of MPI processes used (alternatives to ```mpirun```,
208 include ```mpiexec```, ```srun```). Use 1 mpi rank per node, and employ threading
209 according to the cores per node. To build the cluster
210 branch, it is sufficient to specify ```COMPILER=mpicxx``` on the make command line,
211 and do a clean build:
212 ```
213 make -j ARCH=x86-64-modern clean build COMPILER=mpicxx
214 ```
215 If the name of the compiler wrapper (typically mpicxx, but sometimes e.g. CC) does
216 not match ```mpi``` an edit to the Makefile is required. Make sure that the MPI
217 installation is configured to support ```MPI_THREAD_MULTIPLE```, this might require
218 adding system specific compiler options to the Makefile. Stockfish employs
219 non-blocking (asynchronous) communication, and benefits from an MPI
220 implementation that efficiently supports this. Some MPI implentations might benefit
221 from leaving 1 core/thread free for these asynchronous communications, and might require
222 setting additional environment variables. ```mpirun``` should forward stdin/stdout
223 to ```rank 0``` only (e.g. ```srun --input=0 --output=0```).
224  Refer to your MPI documentation for more info.
225
226 ## Large Pages
227
228 Stockfish supports large pages on Linux and Windows. Large pages make
229 the hash access more efficient, improving the engine speed, especially
230 on large hash sizes. Typical increases are 5..10% in terms of nps, but
231 speed increases up to 30% have been measured. The support is
232 automatic. Stockfish attempts to use large pages when available and
233 will fall back to regular memory allocation when this is not the case.
234
235 ### Support on Linux
236
237 Large page support on Linux is obtained by the Linux kernel
238 transparent huge pages functionality. Typically, transparent huge pages
239 are already enabled and no configuration is needed.
240
241 ### Support on Windows
242
243 The use of large pages requires "Lock Pages in Memory" privilege. See
244 [Enable the Lock Pages in Memory Option (Windows)](https://docs.microsoft.com/en-us/sql/database-engine/configure-windows/enable-the-lock-pages-in-memory-option-windows)
245 on how to enable this privilege. Logout/login may be needed
246 afterwards. Due to memory fragmentation, it may not always be
247 possible to allocate large pages even when enabled. A reboot
248 might alleviate this problem. To determine whether large pages
249 are in use, see the engine log.
250
251 ## Compiling Stockfish yourself from the sources
252
253 Stockfish has support for 32 or 64-bit CPUs, certain hardware
254 instructions, big-endian machines such as Power PC, and other platforms.
255
256 On Unix-like systems, it should be easy to compile Stockfish
257 directly from the source code with the included Makefile in the folder
258 `src`. In general it is recommended to run `make help` to see a list of make
259 targets with corresponding descriptions.
260
261 ```
262     cd src
263     make help
264     make build ARCH=x86-64-modern
265     make net
266 ```
267
268 When not using the Makefile to compile (for instance with Microsoft MSVC) you
269 need to manually set/unset some switches in the compiler command line; see
270 file *types.h* for a quick reference.
271
272 When reporting an issue or a bug, please tell us which version and
273 compiler you used to create your executable. These informations can
274 be found by typing the following commands in a console:
275
276 ```
277     ./stockfish compiler
278 ```
279
280 ## Understanding the code base and participating in the project
281
282 Stockfish's improvement over the last couple of years has been a great
283 community effort. There are a few ways to help contribute to its growth.
284
285 ### Donating hardware
286
287 Improving Stockfish requires a massive amount of testing. You can donate
288 your hardware resources by installing the [Fishtest Worker](https://github.com/glinscott/fishtest/wiki/Running-the-worker:-overview)
289 and view the current tests on [Fishtest](https://tests.stockfishchess.org/tests).
290
291 ### Improving the code
292
293 If you want to help improve the code, there are several valuable resources:
294
295 * [In this wiki,](https://www.chessprogramming.org) many techniques used in
296 Stockfish are explained with a lot of background information.
297
298 * [The section on Stockfish](https://www.chessprogramming.org/Stockfish)
299 describes many features and techniques used by Stockfish. However, it is
300 generic rather than being focused on Stockfish's precise implementation.
301 Nevertheless, a helpful resource.
302
303 * The latest source can always be found on [GitHub](https://github.com/official-stockfish/Stockfish).
304 Discussions about Stockfish take place in the [FishCooking](https://groups.google.com/forum/#!forum/fishcooking)
305 group and engine testing is done on [Fishtest](https://tests.stockfishchess.org/tests).
306 If you want to help improve Stockfish, please read this [guideline](https://github.com/glinscott/fishtest/wiki/Creating-my-first-test)
307 first, where the basics of Stockfish development are explained.
308
309
310 ## Terms of use
311
312 Stockfish is free, and distributed under the **GNU General Public License version 3**
313 (GPL v3). Essentially, this means that you are free to do almost exactly
314 what you want with the program, including distributing it among your
315 friends, making it available for download from your web site, selling
316 it (either by itself or as part of some bigger software package), or
317 using it as the starting point for a software project of your own.
318
319 The only real limitation is that whenever you distribute Stockfish in
320 some way, you must always include the full source code, or a pointer
321 to where the source code can be found. If you make any changes to the
322 source code, these changes must also be made available under the GPL.
323
324 For full details, read the copy of the GPL v3 found in the file named
325 *Copying.txt*.