]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - README.md
Add some more information on the UCI protocol
[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 updatable 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   * AUTHORS, a text file with the list of authors for the project
29
30   * src, a subdirectory containing the full source code, including a Makefile
31     that can be used to compile Stockfish on Unix-like systems.
32
33   * a file with the .nnue extension, storing the neural network for the NNUE 
34     evaluation. Binary distributions will have this file embedded.
35
36 ## The UCI protocol and available options
37
38 The Universal Chess Interface (UCI) is a standard protocol used to communicate with a chess engine,
39 and is the recommended way to do so for typical graphical user interfaces (GUI) or chess tools.
40
41 Stockfish implements most commands as described in [the UCI protocol](https://www.shredderchess.com/download/div/uci.zip)
42
43 For users, the following UCI options, which can typically be set via a GUI, are available in Stockfish:
44
45   * #### Threads
46     The number of CPU threads used for searching a position. For best performance, set
47     this equal to the number of CPU cores available.
48
49   * #### Hash
50     The size of the hash table in MB. It is recommended to set Hash after setting Threads.
51
52   * #### Clear Hash
53     Clear the hash table.
54
55   * #### Ponder
56     Let Stockfish ponder its next move while the opponent is thinking.
57
58   * #### MultiPV
59     Output the N best lines (principal variations, PVs) when searching.
60     Leave at 1 for best performance.
61
62   * #### Use NNUE
63     Toggle between the NNUE and classical evaluation functions. If set to "true",
64     the network parameters must be available to load from file (see also EvalFile),
65     if they are not embedded in the binary.
66
67   * #### EvalFile
68     The name of the file of the NNUE evaluation parameters. Depending on the GUI the
69     filename might have to include the full path to the folder/directory that contains the file.
70     Other locations, such as the directory that contains the binary and the working directory,
71     are also searched.
72
73   * #### UCI_AnalyseMode
74     An option handled by your GUI.
75
76   * #### UCI_Chess960
77     An option handled by your GUI. If true, Stockfish will play Chess960.
78
79   * #### UCI_ShowWDL
80     If enabled, show approximate WDL statistics as part of the engine output.
81     These WDL numbers model expected game outcomes for a given evaluation and
82     game ply for engine self-play at fishtest LTC conditions (60+0.6s per game).
83
84   * #### UCI_LimitStrength
85     Enable weaker play aiming for an Elo rating as set by UCI_Elo. This option overrides Skill Level.
86
87   * #### UCI_Elo
88     If enabled by UCI_LimitStrength, aim for an engine strength of the given Elo.
89     This Elo rating has been calibrated at a time control of 60s+0.6s and anchored to CCRL 40/4.
90
91   * #### Skill Level
92     Lower the Skill Level in order to make Stockfish play weaker (see also UCI_LimitStrength).
93     Internally, MultiPV is enabled, and with a certain probability depending on the Skill Level a
94     weaker move will be played.
95
96   * #### SyzygyPath
97     Path to the folders/directories storing the Syzygy tablebase files. Multiple
98     directories are to be separated by ";" on Windows and by ":" on Unix-based
99     operating systems. Do not use spaces around the ";" or ":".
100
101     Example: `C:\tablebases\wdl345;C:\tablebases\wdl6;D:\tablebases\dtz345;D:\tablebases\dtz6`
102
103     It is recommended to store .rtbw files on an SSD. There is no loss in storing
104     the .rtbz files on a regular HD. It is recommended to verify all md5 checksums
105     of the downloaded tablebase files (`md5sum -c checksum.md5`) as corruption will
106     lead to engine crashes.
107
108   * #### SyzygyProbeDepth
109     Minimum remaining search depth for which a position is probed. Set this option
110     to a higher value to probe less aggressively if you experience too much slowdown
111     (in terms of nps) due to tablebase probing.
112
113   * #### Syzygy50MoveRule
114     Disable to let fifty-move rule draws detected by Syzygy tablebase probes count
115     as wins or losses. This is useful for ICCF correspondence games.
116
117   * #### SyzygyProbeLimit
118     Limit Syzygy tablebase probing to positions with at most this many pieces left
119     (including kings and pawns).
120
121   * #### Contempt
122     A positive value for contempt favors middle game positions and avoids draws,
123     effective for the classical evaluation only.
124
125   * #### Analysis Contempt
126     By default, contempt is set to prefer the side to move. Set this option to "White"
127     or "Black" to analyse with contempt for that side, or "Off" to disable contempt.
128
129   * #### Move Overhead
130     Assume a time delay of x ms due to network and GUI overheads. This is useful to
131     avoid losses on time in those cases.
132
133   * #### Slow Mover
134     Lower values will make Stockfish take less time in games, higher values will
135     make it think longer.
136
137   * #### nodestime
138     Tells the engine to use nodes searched instead of wall time to account for
139     elapsed time. Useful for engine testing.
140
141   * #### Debug Log File
142     Write all communication to and from the engine into a text file.
143
144 For developers the following non-standard commands might be of interest, mainly useful for debugging:
145
146   * #### compiler
147     Give information about the compiler and environment used for building a binary.
148
149   * #### flip
150     Flips the side to move.
151
152   * #### bench ttSize threads limit fenFile limitType evalType
153     Performs a standard benchmark using various options. The signature or standard node
154     count is obtained using all defaults. `bench` is currently `bench 16 1 13 default depth mixed`.
155
156   * #### d
157     Display the current position, with ascii art and fen.
158
159   * #### eval
160     Return the evaluation of the current position.
161
162 ## A note on classical evaluation versus NNUE evaluation
163
164 Both approaches assign a value to a position that is used in alpha-beta (PVS) search
165 to find the best move. The classical evaluation computes this value as a function
166 of various chess concepts, handcrafted by experts, tested and tuned using fishtest.
167 The NNUE evaluation computes this value with a neural network based on basic
168 inputs (e.g. piece positions only). The network is optimized and trained
169 on the evaluations of millions of positions at moderate search depth.
170
171 The NNUE evaluation was first introduced in shogi, and ported to Stockfish afterward.
172 It can be evaluated efficiently on CPUs, and exploits the fact that only parts
173 of the neural network need to be updated after a typical chess move.
174 [The nodchip repository](https://github.com/nodchip/Stockfish) provides additional
175 tools to train and develop the NNUE networks. On CPUs supporting modern vector instructions
176 (avx2 and similar), the NNUE evaluation results in much stronger playing strength, even
177 if the nodes per second computed by the engine is somewhat lower (roughly 80% of nps
178 is typical).
179
180 Notes:
181
182 1) the NNUE evaluation depends on the Stockfish binary and the network parameter
183 file (see the EvalFile UCI option). Not every parameter file is compatible with a given
184 Stockfish binary, but the default value of the EvalFile UCI option is the name of a network
185 that is guaranteed to be compatible with that binary.
186
187 2) to use the NNUE evaluation, the additional data file with neural network parameters
188 needs to be available. Normally, this file is already embedded in the binary or it 
189 can be downloaded. The filename for the default (recommended) net can be found as the default
190 value of the `EvalFile` UCI option, with the format `nn-[SHA256 first 12 digits].nnue`
191 (for instance, `nn-c157e0a5755b.nnue`). This file can be downloaded from
192 ```
193 https://tests.stockfishchess.org/api/nn/[filename]
194 ```
195 replacing `[filename]` as needed.
196
197 ## What to expect from the Syzygy tablebases?
198
199 If the engine is searching a position that is not in the tablebases (e.g.
200 a position with 8 pieces), it will access the tablebases during the search.
201 If the engine reports a very large score (typically 153.xx), this means 
202 it has found a winning line into a tablebase position.
203
204 If the engine is given a position to search that is in the tablebases, it
205 will use the tablebases at the beginning of the search to preselect all
206 good moves, i.e. all moves that preserve the win or preserve the draw while
207 taking into account the 50-move rule.
208 It will then perform a search only on those moves. **The engine will not move
209 immediately**, unless there is only a single good move. **The engine likely
210 will not report a mate score, even if the position is known to be won.**
211
212 It is therefore clear that this behaviour is not identical to what one might
213 be used to with Nalimov tablebases. There are technical reasons for this
214 difference, the main technical reason being that Nalimov tablebases use the
215 DTM metric (distance-to-mate), while the Syzygy tablebases use a variation of the
216 DTZ metric (distance-to-zero, zero meaning any move that resets the 50-move
217 counter). This special metric is one of the reasons that the Syzygy tablebases are
218 more compact than Nalimov tablebases, while still storing all information
219 needed for optimal play and in addition being able to take into account
220 the 50-move rule.
221
222 ## Large Pages
223
224 Stockfish supports large pages on Linux and Windows. Large pages make
225 the hash access more efficient, improving the engine speed, especially
226 on large hash sizes. Typical increases are 5..10% in terms of nodes per
227 second, but speed increases up to 30% have been measured. The support is
228 automatic. Stockfish attempts to use large pages when available and
229 will fall back to regular memory allocation when this is not the case.
230
231 ### Support on Linux
232
233 Large page support on Linux is obtained by the Linux kernel
234 transparent huge pages functionality. Typically, transparent huge pages
235 are already enabled, and no configuration is needed.
236
237 ### Support on Windows
238
239 The use of large pages requires "Lock Pages in Memory" privilege. See
240 [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)
241 on how to enable this privilege, then run [RAMMap](https://docs.microsoft.com/en-us/sysinternals/downloads/rammap)
242 to double-check that large pages are used. We suggest that you reboot
243 your computer after you have enabled large pages, because long Windows
244 sessions suffer from memory fragmentation, which may prevent Stockfish
245 from getting large pages: a fresh session is better in this regard.
246
247 ## Compiling Stockfish yourself from the sources
248
249 Stockfish has support for 32 or 64-bit CPUs, certain hardware
250 instructions, big-endian machines such as Power PC, and other platforms.
251
252 On Unix-like systems, it should be easy to compile Stockfish
253 directly from the source code with the included Makefile in the folder
254 `src`. In general it is recommended to run `make help` to see a list of make
255 targets with corresponding descriptions.
256
257 ```
258     cd src
259     make help
260     make net
261     make build ARCH=x86-64-modern
262 ```
263
264 When not using the Makefile to compile (for instance, with Microsoft MSVC) you
265 need to manually set/unset some switches in the compiler command line; see
266 file *types.h* for a quick reference.
267
268 When reporting an issue or a bug, please tell us which Stockfish version
269 and which compiler you used to create your executable. This information
270 can be found by typing the following command in a console:
271
272 ```
273     ./stockfish compiler
274 ```
275
276 ## Understanding the code base and participating in the project
277
278 Stockfish's improvement over the last decade has been a great community
279 effort. There are a few ways to help contribute to its growth.
280
281 ### Donating hardware
282
283 Improving Stockfish requires a massive amount of testing. You can donate
284 your hardware resources by installing the [Fishtest Worker](https://github.com/glinscott/fishtest/wiki/Running-the-worker:-overview)
285 and view the current tests on [Fishtest](https://tests.stockfishchess.org/tests).
286
287 ### Improving the code
288
289 If you want to help improve the code, there are several valuable resources:
290
291 * [In this wiki,](https://www.chessprogramming.org) many techniques used in
292 Stockfish are explained with a lot of background information.
293
294 * [The section on Stockfish](https://www.chessprogramming.org/Stockfish)
295 describes many features and techniques used by Stockfish. However, it is
296 generic rather than being focused on Stockfish's precise implementation.
297 Nevertheless, a helpful resource.
298
299 * The latest source can always be found on [GitHub](https://github.com/official-stockfish/Stockfish).
300 Discussions about Stockfish take place these days mainly in the [FishCooking](https://groups.google.com/forum/#!forum/fishcooking)
301 group and on the [Stockfish Discord channel](https://discord.gg/nv8gDtt).
302 The engine testing is done on [Fishtest](https://tests.stockfishchess.org/tests).
303 If you want to help improve Stockfish, please read this [guideline](https://github.com/glinscott/fishtest/wiki/Creating-my-first-test)
304 first, where the basics of Stockfish development are explained.
305
306
307 ## Terms of use
308
309 Stockfish is free, and distributed under the **GNU General Public License version 3**
310 (GPL v3). Essentially, this means you are free to do almost exactly
311 what you want with the program, including distributing it among your
312 friends, making it available for download from your website, selling
313 it (either by itself or as part of some bigger software package), or
314 using it as the starting point for a software project of your own.
315
316 The only real limitation is that whenever you distribute Stockfish in
317 some way, you MUST always include the full source code, or a pointer
318 to where the source code can be found, to generate the exact binary
319 you are distributing. If you make any changes to the source code,
320 these changes must also be made available under the GPL.
321
322 For full details, read the copy of the GPL v3 found in the file named
323 *Copying.txt*.