]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/thread.cpp
Order the recaptures by MVV/LVA
[stockfish] / src / thread.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <cassert>
21 #include <iostream>
22
23 #include "movegen.h"
24 #include "search.h"
25 #include "thread.h"
26 #include "ucioption.h"
27
28 using namespace Search;
29
30 ThreadsManager Threads; // Global object
31
32 namespace { extern "C" {
33
34  // start_routine() is the C function which is called when a new thread
35  // is launched. It simply calls idle_loop() of the supplied thread. The first
36  // and last thread are special. First one is the main search thread while the
37  // last one mimics a timer, they run in main_loop() and timer_loop().
38
39 #if defined(_MSC_VER)
40   DWORD WINAPI start_routine(LPVOID thread) {
41 #else
42   void* start_routine(void* thread) {
43 #endif
44
45     Thread* th = (Thread*)thread;
46
47     if (th->threadID == 0)
48         th->main_loop();
49
50     else if (th->threadID == MAX_THREADS)
51         th->timer_loop();
52
53     else
54         th->idle_loop(NULL);
55
56     return 0;
57   }
58
59 } }
60
61
62 // wake_up() wakes up the thread, normally at the beginning of the search or,
63 // if "sleeping threads" is used, when there is some work to do.
64
65 void Thread::wake_up() {
66
67   lock_grab(&sleepLock);
68   cond_signal(&sleepCond);
69   lock_release(&sleepLock);
70 }
71
72
73 // cutoff_occurred() checks whether a beta cutoff has occurred in the current
74 // active split point, or in some ancestor of the split point.
75
76 bool Thread::cutoff_occurred() const {
77
78   for (SplitPoint* sp = splitPoint; sp; sp = sp->parent)
79       if (sp->is_betaCutoff)
80           return true;
81
82   return false;
83 }
84
85
86 // is_available_to() checks whether the thread is available to help the thread with
87 // threadID "master" at a split point. An obvious requirement is that thread must be
88 // idle. With more than two threads, this is not by itself sufficient: If the thread
89 // is the master of some active split point, it is only available as a slave to the
90 // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s split
91 // point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
92
93 bool Thread::is_available_to(int master) const {
94
95   if (is_searching)
96       return false;
97
98   // Make a local copy to be sure doesn't become zero under our feet while
99   // testing next condition and so leading to an out of bound access.
100   int localActiveSplitPoints = activeSplitPoints;
101
102   // No active split points means that the thread is available as a slave for any
103   // other thread otherwise apply the "helpful master" concept if possible.
104   if (   !localActiveSplitPoints
105       || splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].is_slave[master])
106       return true;
107
108   return false;
109 }
110
111
112 // read_uci_options() updates number of active threads and other parameters
113 // according to the UCI options values. It is called before to start a new search.
114
115 void ThreadsManager::read_uci_options() {
116
117   maxThreadsPerSplitPoint = Options["Max Threads per Split Point"];
118   minimumSplitDepth       = Options["Min Split Depth"] * ONE_PLY;
119   useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"];
120
121   set_size(Options["Threads"]);
122 }
123
124
125 // set_size() changes the number of active threads and raises do_sleep flag for
126 // all the unused threads that will go immediately to sleep.
127
128 void ThreadsManager::set_size(int cnt) {
129
130   assert(cnt > 0 && cnt <= MAX_THREADS);
131
132   activeThreads = cnt;
133
134   for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++) // Ignore main thread
135       if (i < activeThreads)
136       {
137           // Dynamically allocate pawn and material hash tables according to the
138           // number of active threads. This avoids preallocating memory for all
139           // possible threads if only few are used.
140           threads[i].pawnTable.init();
141           threads[i].materialTable.init();
142
143           threads[i].do_sleep = false;
144       }
145       else
146           threads[i].do_sleep = true;
147 }
148
149
150 // init() is called during startup. Initializes locks and condition variables
151 // and launches all threads sending them immediately to sleep.
152
153 void ThreadsManager::init() {
154
155   // Initialize sleep condition and lock used by thread manager
156   cond_init(&sleepCond);
157   lock_init(&threadsLock);
158
159   // Initialize thread's sleep conditions and split point locks
160   for (int i = 0; i <= MAX_THREADS; i++)
161   {
162       lock_init(&threads[i].sleepLock);
163       cond_init(&threads[i].sleepCond);
164
165       for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
166           lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
167   }
168
169   // Allocate main thread tables to call evaluate() also when not searching
170   threads[0].pawnTable.init();
171   threads[0].materialTable.init();
172
173   // Create and launch all the threads, threads will go immediately to sleep
174   for (int i = 0; i <= MAX_THREADS; i++)
175   {
176       threads[i].is_searching = false;
177       threads[i].do_sleep = (i != 0); // Avoid a race with start_thinking()
178       threads[i].threadID = i;
179
180 #if defined(_MSC_VER)
181       threads[i].handle = CreateThread(NULL, 0, start_routine, &threads[i], 0, NULL);
182       bool ok = (threads[i].handle != NULL);
183 #else
184       bool ok = !pthread_create(&threads[i].handle, NULL, start_routine, &threads[i]);
185 #endif
186
187       if (!ok)
188       {
189           std::cerr << "Failed to create thread number " << i << std::endl;
190           ::exit(EXIT_FAILURE);
191       }
192   }
193 }
194
195
196 // exit() is called to cleanly terminate the threads when the program finishes
197
198 void ThreadsManager::exit() {
199
200   for (int i = 0; i <= MAX_THREADS; i++)
201   {
202       threads[i].do_terminate = true; // Search must be already finished
203       threads[i].wake_up();
204
205       // Wait for thread termination
206 #if defined(_MSC_VER)
207       WaitForSingleObject(threads[i].handle, INFINITE);
208       CloseHandle(threads[i].handle);
209 #else
210       pthread_join(threads[i].handle, NULL);
211 #endif
212
213       // Now we can safely destroy associated locks and wait conditions
214       lock_destroy(&threads[i].sleepLock);
215       cond_destroy(&threads[i].sleepCond);
216
217       for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
218           lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
219   }
220
221   lock_destroy(&threadsLock);
222   cond_destroy(&sleepCond);
223 }
224
225
226 // available_slave_exists() tries to find an idle thread which is available as
227 // a slave for the thread with threadID 'master'.
228
229 bool ThreadsManager::available_slave_exists(int master) const {
230
231   assert(master >= 0 && master < activeThreads);
232
233   for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
234       if (threads[i].is_available_to(master))
235           return true;
236
237   return false;
238 }
239
240
241 // split_point_finished() checks if all the slave threads of a given split
242 // point have finished searching.
243
244 bool ThreadsManager::split_point_finished(SplitPoint* sp) const {
245
246   for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
247       if (sp->is_slave[i])
248           return false;
249
250   return true;
251 }
252
253
254 // split() does the actual work of distributing the work at a node between
255 // several available threads. If it does not succeed in splitting the node
256 // (because no idle threads are available, or because we have no unused split
257 // point objects), the function immediately returns. If splitting is possible, a
258 // SplitPoint object is initialized with all the data that must be copied to the
259 // helper threads and then helper threads are told that they have been assigned
260 // work. This will cause them to instantly leave their idle loops and call
261 // search(). When all threads have returned from search() then split() returns.
262
263 template <bool Fake>
264 Value ThreadsManager::split(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta,
265                             Value bestValue, Depth depth, Move threatMove,
266                             int moveCount, MovePicker* mp, int nodeType) {
267   assert(pos.pos_is_ok());
268   assert(bestValue > -VALUE_INFINITE);
269   assert(bestValue <= alpha);
270   assert(alpha < beta);
271   assert(beta <= VALUE_INFINITE);
272   assert(depth > DEPTH_ZERO);
273   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
274   assert(activeThreads > 1);
275
276   int i, master = pos.thread();
277   Thread& masterThread = threads[master];
278
279   // If we already have too many active split points, don't split
280   if (masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
281       return bestValue;
282
283   // Pick the next available split point from the split point stack
284   SplitPoint* sp = &masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints];
285
286   // Initialize the split point
287   sp->parent = masterThread.splitPoint;
288   sp->master = master;
289   sp->is_betaCutoff = false;
290   sp->depth = depth;
291   sp->threatMove = threatMove;
292   sp->alpha = alpha;
293   sp->beta = beta;
294   sp->nodeType = nodeType;
295   sp->bestValue = bestValue;
296   sp->mp = mp;
297   sp->moveCount = moveCount;
298   sp->pos = &pos;
299   sp->nodes = 0;
300   sp->ss = ss;
301
302   for (i = 0; i < activeThreads; i++)
303       sp->is_slave[i] = false;
304
305   // If we are here it means we are not available
306   assert(masterThread.is_searching);
307
308   int workersCnt = 1; // At least the master is included
309
310   // Try to allocate available threads and ask them to start searching setting
311   // is_searching flag. This must be done under lock protection to avoid concurrent
312   // allocation of the same slave by another master.
313   lock_grab(&threadsLock);
314
315   for (i = 0; !Fake && i < activeThreads && workersCnt < maxThreadsPerSplitPoint; i++)
316       if (threads[i].is_available_to(master))
317       {
318           workersCnt++;
319           sp->is_slave[i] = true;
320           threads[i].splitPoint = sp;
321
322           // This makes the slave to exit from idle_loop()
323           threads[i].is_searching = true;
324
325           if (useSleepingThreads)
326               threads[i].wake_up();
327       }
328
329   lock_release(&threadsLock);
330
331   // We failed to allocate even one slave, return
332   if (!Fake && workersCnt == 1)
333       return bestValue;
334
335   masterThread.splitPoint = sp;
336   masterThread.activeSplitPoints++;
337
338   // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from which
339   // it will instantly launch a search, because its is_searching flag is set.
340   // We pass the split point as a parameter to the idle loop, which means that
341   // the thread will return from the idle loop when all slaves have finished
342   // their work at this split point.
343   masterThread.idle_loop(sp);
344
345   // In helpful master concept a master can help only a sub-tree of its split
346   // point, and because here is all finished is not possible master is booked.
347   assert(!masterThread.is_searching);
348
349   // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
350   // finished. Note that changing state and decreasing activeSplitPoints is done
351   // under lock protection to avoid a race with Thread::is_available_to().
352   lock_grab(&threadsLock);
353
354   masterThread.is_searching = true;
355   masterThread.activeSplitPoints--;
356
357   lock_release(&threadsLock);
358
359   masterThread.splitPoint = sp->parent;
360   pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp->nodes);
361
362   return sp->bestValue;
363 }
364
365 // Explicit template instantiations
366 template Value ThreadsManager::split<false>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
367 template Value ThreadsManager::split<true>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
368
369
370 // Thread::timer_loop() is where the timer thread waits maxPly milliseconds and
371 // then calls do_timer_event(). If maxPly is 0 thread sleeps until is woken up.
372 extern void check_time();
373
374 void Thread::timer_loop() {
375
376   while (!do_terminate)
377   {
378       lock_grab(&sleepLock);
379       timed_wait(&sleepCond, &sleepLock, maxPly ? maxPly : INT_MAX);
380       lock_release(&sleepLock);
381       check_time();
382   }
383 }
384
385
386 // ThreadsManager::set_timer() is used to set the timer to trigger after msec
387 // milliseconds. If msec is 0 then timer is stopped.
388
389 void ThreadsManager::set_timer(int msec) {
390
391   Thread& timer = threads[MAX_THREADS];
392
393   lock_grab(&timer.sleepLock);
394   timer.maxPly = msec;
395   cond_signal(&timer.sleepCond); // Wake up and restart the timer
396   lock_release(&timer.sleepLock);
397 }
398
399
400 // Thread::main_loop() is where the main thread is parked waiting to be started
401 // when there is a new search. Main thread will launch all the slave threads.
402
403 void Thread::main_loop() {
404
405   while (true)
406   {
407       lock_grab(&sleepLock);
408
409       do_sleep = true; // Always return to sleep after a search
410       is_searching = false;
411
412       while (do_sleep && !do_terminate)
413       {
414           cond_signal(&Threads.sleepCond); // Wake up UI thread if needed
415           cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
416       }
417
418       is_searching = true;
419
420       lock_release(&sleepLock);
421
422       if (do_terminate)
423           return;
424
425       Search::think();
426   }
427 }
428
429
430 // ThreadsManager::start_thinking() is used by UI thread to wake up the main
431 // thread parked in main_loop() and starting a new search. If asyncMode is true
432 // then function returns immediately, otherwise caller is blocked waiting for
433 // the search to finish.
434
435 void ThreadsManager::start_thinking(const Position& pos, const LimitsType& limits,
436                                     const std::set<Move>& searchMoves, bool async) {
437   Thread& main = threads[0];
438
439   lock_grab(&main.sleepLock);
440
441   // Wait main thread has finished before to launch a new search
442   while (!main.do_sleep)
443       cond_wait(&sleepCond, &main.sleepLock);
444
445   // Copy input arguments to initialize the search
446   RootPosition.copy(pos, 0);
447   Limits = limits;
448   RootMoves.clear();
449
450   // Populate RootMoves with all the legal moves (default) or, if a searchMoves
451   // set is given, with the subset of legal moves to search.
452   for (MoveList<MV_LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
453       if (searchMoves.empty() || searchMoves.count(ml.move()))
454           RootMoves.push_back(RootMove(ml.move()));
455
456   // Reset signals before to start the new search
457   Signals.stopOnPonderhit = Signals.firstRootMove = false;
458   Signals.stop = Signals.failedLowAtRoot = false;
459
460   main.do_sleep = false;
461   cond_signal(&main.sleepCond); // Wake up main thread and start searching
462
463   if (!async)
464       while (!main.do_sleep)
465           cond_wait(&sleepCond, &main.sleepLock);
466
467   lock_release(&main.sleepLock);
468 }
469
470
471 // ThreadsManager::stop_thinking() is used by UI thread to raise a stop request
472 // and to wait for the main thread finishing the search. Needed to wait exiting
473 // and terminate the threads after a 'quit' command.
474
475 void ThreadsManager::stop_thinking() {
476
477   Thread& main = threads[0];
478
479   Search::Signals.stop = true;
480
481   lock_grab(&main.sleepLock);
482
483   cond_signal(&main.sleepCond); // In case is waiting for stop or ponderhit
484
485   while (!main.do_sleep)
486       cond_wait(&sleepCond, &main.sleepLock);
487
488   lock_release(&main.sleepLock);
489 }
490
491
492 // ThreadsManager::wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth
493 // is reached while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle
494 // in the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
495 // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command. We simply
496 // wait here until one of these commands (that raise StopRequest) is sent and
497 // then return, after which the bestmove and pondermove will be printed.
498
499 void ThreadsManager::wait_for_stop_or_ponderhit() {
500
501   Signals.stopOnPonderhit = true;
502
503   Thread& main = threads[0];
504
505   lock_grab(&main.sleepLock);
506
507   while (!Signals.stop)
508       cond_wait(&main.sleepCond, &main.sleepLock);
509
510   lock_release(&main.sleepLock);
511 }