]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/thread.cpp
Tidy up comments in thread.cpp
[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) 2008-2010 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 <iostream>
21
22 #include "search.h"
23 #include "thread.h"
24 #include "ucioption.h"
25
26 ThreadsManager Threads; // Global object
27
28 namespace { extern "C" {
29
30  // start_routine() is the C function which is called when a new thread
31  // is launched. It simply calls idle_loop() of the supplied thread. The first
32  // and last thread are special. First one is the main search thread while the
33  // last one mimics a timer, they run in main_loop() and timer_loop().
34
35 #if defined(_MSC_VER)
36   DWORD WINAPI start_routine(LPVOID thread) {
37 #else
38   void* start_routine(void* thread) {
39 #endif
40
41     Thread* th = (Thread*)thread;
42
43     if (th->threadID == 0)
44         th->main_loop();
45
46     else if (th->threadID == MAX_THREADS)
47         th->timer_loop();
48
49     else
50         th->idle_loop(NULL);
51
52     return 0;
53   }
54
55 } }
56
57
58 // wake_up() wakes up the thread, normally at the beginning of the search or,
59 // if "sleeping threads" is used, when there is some work to do.
60
61 void Thread::wake_up() {
62
63   lock_grab(&sleepLock);
64   cond_signal(&sleepCond);
65   lock_release(&sleepLock);
66 }
67
68
69 // cutoff_occurred() checks whether a beta cutoff has occurred in the current
70 // active split point, or in some ancestor of the split point.
71
72 bool Thread::cutoff_occurred() const {
73
74   for (SplitPoint* sp = splitPoint; sp; sp = sp->parent)
75       if (sp->is_betaCutoff)
76           return true;
77
78   return false;
79 }
80
81
82 // is_available_to() checks whether the thread is available to help the thread with
83 // threadID "master" at a split point. An obvious requirement is that thread must be
84 // idle. With more than two threads, this is not by itself sufficient: If the thread
85 // is the master of some active split point, it is only available as a slave to the
86 // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s split
87 // point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
88
89 bool Thread::is_available_to(int master) const {
90
91   if (is_searching)
92       return false;
93
94   // Make a local copy to be sure doesn't become zero under our feet while
95   // testing next condition and so leading to an out of bound access.
96   int localActiveSplitPoints = activeSplitPoints;
97
98   // No active split points means that the thread is available as a slave for any
99   // other thread otherwise apply the "helpful master" concept if possible.
100   if (   !localActiveSplitPoints
101       || splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].is_slave[master])
102       return true;
103
104   return false;
105 }
106
107
108 // read_uci_options() updates number of active threads and other parameters
109 // according to the UCI options values. It is called before to start a new search.
110
111 void ThreadsManager::read_uci_options() {
112
113   maxThreadsPerSplitPoint = Options["Maximum Number of Threads per Split Point"].value<int>();
114   minimumSplitDepth       = Options["Minimum Split Depth"].value<int>() * ONE_PLY;
115   useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"].value<bool>();
116
117   set_size(Options["Threads"].value<int>());
118 }
119
120
121 // set_size() changes the number of active threads and raises do_sleep flag for
122 // all the unused threads that will go immediately to sleep.
123
124 void ThreadsManager::set_size(int cnt) {
125
126   assert(cnt > 0 && cnt <= MAX_THREADS);
127
128   activeThreads = cnt;
129
130   for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++) // Ignore main thread
131       if (i < activeThreads)
132       {
133           // Dynamically allocate pawn and material hash tables according to the
134           // number of active threads. This avoids preallocating memory for all
135           // possible threads if only few are used.
136           threads[i].pawnTable.init();
137           threads[i].materialTable.init();
138
139           threads[i].do_sleep = false;
140       }
141       else
142           threads[i].do_sleep = true;
143 }
144
145
146 // init() is called during startup. Initializes locks and condition variables
147 // and launches all threads sending them immediately to sleep.
148
149 void ThreadsManager::init() {
150
151   // Initialize sleep condition and lock used by thread manager
152   cond_init(&sleepCond);
153   lock_init(&threadsLock);
154
155   // Initialize thread's sleep conditions and split point locks
156   for (int i = 0; i <= MAX_THREADS; i++)
157   {
158       lock_init(&threads[i].sleepLock);
159       cond_init(&threads[i].sleepCond);
160
161       for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
162           lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
163   }
164
165   // Allocate main thread tables to call evaluate() also when not searching
166   threads[0].pawnTable.init();
167   threads[0].materialTable.init();
168
169   // Create and launch all the threads, threads will go immediately to sleep
170   for (int i = 0; i <= MAX_THREADS; i++)
171   {
172       threads[i].is_searching = false;
173       threads[i].do_sleep = true;
174       threads[i].threadID = i;
175
176 #if defined(_MSC_VER)
177       threads[i].handle = CreateThread(NULL, 0, start_routine, (LPVOID)&threads[i], 0, NULL);
178       bool ok = (threads[i].handle != NULL);
179 #else
180       bool ok = !pthread_create(&threads[i].handle, NULL, start_routine, (void*)&threads[i]);
181 #endif
182
183       if (!ok)
184       {
185           std::cerr << "Failed to create thread number " << i << std::endl;
186           ::exit(EXIT_FAILURE);
187       }
188   }
189 }
190
191
192 // exit() is called to cleanly terminate the threads when the program finishes
193
194 void ThreadsManager::exit() {
195
196   for (int i = 0; i <= MAX_THREADS; i++)
197   {
198       threads[i].do_terminate = true;
199       threads[i].wake_up();
200
201       // Wait for thread termination
202 #if defined(_MSC_VER)
203       WaitForSingleObject(threads[i].handle, 0);
204       CloseHandle(threads[i].handle);
205 #else
206       pthread_join(threads[i].handle, NULL);
207 #endif
208
209       // Now we can safely destroy associated locks and wait conditions
210       lock_destroy(&threads[i].sleepLock);
211       cond_destroy(&threads[i].sleepCond);
212
213       for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
214           lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
215   }
216
217   lock_destroy(&threadsLock);
218   cond_destroy(&sleepCond);
219 }
220
221
222 // available_slave_exists() tries to find an idle thread which is available as
223 // a slave for the thread with threadID 'master'.
224
225 bool ThreadsManager::available_slave_exists(int master) const {
226
227   assert(master >= 0 && master < activeThreads);
228
229   for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
230       if (threads[i].is_available_to(master))
231           return true;
232
233   return false;
234 }
235
236
237 // split_point_finished() checks if all the slave threads of a given split
238 // point have finished searching.
239
240 bool ThreadsManager::split_point_finished(SplitPoint* sp) const {
241
242   for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
243       if (sp->is_slave[i])
244           return false;
245
246   return true;
247 }
248
249
250 // split() does the actual work of distributing the work at a node between
251 // several available threads. If it does not succeed in splitting the node
252 // (because no idle threads are available, or because we have no unused split
253 // point objects), the function immediately returns. If splitting is possible, a
254 // SplitPoint object is initialized with all the data that must be copied to the
255 // helper threads and then helper threads are told that they have been assigned
256 // work. This will cause them to instantly leave their idle loops and call
257 // search(). When all threads have returned from search() then split() returns.
258
259 template <bool Fake>
260 Value ThreadsManager::split(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta,
261                             Value bestValue, Depth depth, Move threatMove,
262                             int moveCount, MovePicker* mp, int nodeType) {
263   assert(pos.pos_is_ok());
264   assert(bestValue >= -VALUE_INFINITE);
265   assert(bestValue <= alpha);
266   assert(alpha < beta);
267   assert(beta <= VALUE_INFINITE);
268   assert(depth > DEPTH_ZERO);
269   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
270   assert(activeThreads > 1);
271
272   int i, master = pos.thread();
273   Thread& masterThread = threads[master];
274
275   // If we already have too many active split points, don't split
276   if (masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
277       return bestValue;
278
279   // Pick the next available split point from the split point stack
280   SplitPoint* sp = &masterThread.splitPoints[masterThread.activeSplitPoints];
281
282   // Initialize the split point
283   sp->parent = masterThread.splitPoint;
284   sp->master = master;
285   sp->is_betaCutoff = false;
286   sp->depth = depth;
287   sp->threatMove = threatMove;
288   sp->alpha = alpha;
289   sp->beta = beta;
290   sp->nodeType = nodeType;
291   sp->bestValue = bestValue;
292   sp->mp = mp;
293   sp->moveCount = moveCount;
294   sp->pos = &pos;
295   sp->nodes = 0;
296   sp->ss = ss;
297
298   for (i = 0; i < activeThreads; i++)
299       sp->is_slave[i] = false;
300
301   // If we are here it means we are not available
302   assert(masterThread.is_searching);
303
304   int workersCnt = 1; // At least the master is included
305
306   // Try to allocate available threads and ask them to start searching setting
307   // is_searching flag. This must be done under lock protection to avoid concurrent
308   // allocation of the same slave by another master.
309   lock_grab(&threadsLock);
310
311   for (i = 0; !Fake && i < activeThreads && workersCnt < maxThreadsPerSplitPoint; i++)
312       if (threads[i].is_available_to(master))
313       {
314           workersCnt++;
315           sp->is_slave[i] = true;
316           threads[i].splitPoint = sp;
317
318           // This makes the slave to exit from idle_loop()
319           threads[i].is_searching = true;
320
321           if (useSleepingThreads)
322               threads[i].wake_up();
323       }
324
325   lock_release(&threadsLock);
326
327   // We failed to allocate even one slave, return
328   if (!Fake && workersCnt == 1)
329       return bestValue;
330
331   masterThread.splitPoint = sp;
332   masterThread.activeSplitPoints++;
333
334   // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from which
335   // it will instantly launch a search, because its is_searching flag is set.
336   // We pass the split point as a parameter to the idle loop, which means that
337   // the thread will return from the idle loop when all slaves have finished
338   // their work at this split point.
339   masterThread.idle_loop(sp);
340
341   // In helpful master concept a master can help only a sub-tree of its split
342   // point, and because here is all finished is not possible master is booked.
343   assert(!masterThread.is_searching);
344
345   // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
346   // finished. Note that changing state and decreasing activeSplitPoints is done
347   // under lock protection to avoid a race with Thread::is_available_to().
348   lock_grab(&threadsLock);
349
350   masterThread.is_searching = true;
351   masterThread.activeSplitPoints--;
352
353   lock_release(&threadsLock);
354
355   masterThread.splitPoint = sp->parent;
356   pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp->nodes);
357
358   return sp->bestValue;
359 }
360
361 // Explicit template instantiations
362 template Value ThreadsManager::split<false>(Position&, SearchStack*, Value, Value, Value, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
363 template Value ThreadsManager::split<true>(Position&, SearchStack*, Value, Value, Value, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
364
365
366 // Thread::timer_loop() is where the timer thread waits maxPly milliseconds and
367 // then calls do_timer_event(). If maxPly is 0 thread sleeps until is woken up.
368
369 void Thread::timer_loop() {
370
371   while (!do_terminate)
372   {
373       lock_grab(&sleepLock);
374       timed_wait(&sleepCond, &sleepLock, maxPly ? maxPly : INT_MAX);
375       lock_release(&sleepLock);
376       do_timer_event();
377   }
378 }
379
380
381 // ThreadsManager::set_timer() is used to set the timer to trigger after msec
382 // milliseconds. If msec is 0 then timer is stopped.
383
384 void ThreadsManager::set_timer(int msec) {
385
386   Thread& timer = threads[MAX_THREADS];
387
388   lock_grab(&timer.sleepLock);
389   timer.maxPly = msec;
390   cond_signal(&timer.sleepCond); // Wake up and restart the timer
391   lock_release(&timer.sleepLock);
392 }
393
394
395 // Thread::main_loop() is where the main thread is parked waiting to be started
396 // when there is a new search. Main thread will launch all the slave threads.
397
398 void Thread::main_loop() {
399
400   while (true)
401   {
402       lock_grab(&sleepLock);
403
404       do_sleep = true; // Always return to sleep after a search
405       is_searching = false;
406
407       while (do_sleep && !do_terminate)
408       {
409           cond_signal(&Threads.sleepCond); // Wake up UI thread if needed
410           cond_wait(&sleepCond, &sleepLock);
411       }
412
413       is_searching = true;
414
415       lock_release(&sleepLock);
416
417       if (do_terminate)
418           return;
419
420       Search::think(); // This is the search entry point
421   }
422 }
423
424
425 // ThreadsManager::start_thinking() is used by UI thread to wake up the main
426 // thread parked in main_loop() and starting a new search. If asyncMode is true
427 // then function returns immediately, otherwise caller is blocked waiting for
428 // the search to finish.
429
430 void ThreadsManager::start_thinking(const Position& pos, const Search::LimitsType& limits,
431                                     const std::vector<Move>& searchMoves, bool asyncMode) {
432   Thread& main = threads[0];
433
434   lock_grab(&main.sleepLock);
435
436   // Wait main thread has finished before to launch a new search
437   while (!main.do_sleep)
438       cond_wait(&sleepCond, &main.sleepLock);
439
440   // Copy input arguments to initialize the search
441   Search::RootPosition.copy(pos, 0);
442   Search::Limits = limits;
443   Search::RootMoves = searchMoves;
444
445   // Reset signals before to start the new search
446   memset((void*)&Search::Signals, 0, sizeof(Search::Signals));
447
448   main.do_sleep = false;
449   cond_signal(&main.sleepCond); // Wake up main thread and start searching
450
451   if (!asyncMode)
452       cond_wait(&sleepCond, &main.sleepLock);
453
454   lock_release(&main.sleepLock);
455 }
456
457
458 // ThreadsManager::wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth
459 // is reached while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle
460 // in the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
461 // "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command. We simply
462 // wait here until one of these commands (that raise StopRequest) is sent and
463 // then return, after which the bestmove and pondermove will be printed.
464
465 void ThreadsManager::wait_for_stop_or_ponderhit() {
466
467   Search::Signals.stopOnPonderhit = true;
468
469   Thread& main = threads[0];
470
471   lock_grab(&main.sleepLock);
472
473   while (!Search::Signals.stop)
474       cond_wait(&main.sleepCond, &main.sleepLock);
475
476   lock_release(&main.sleepLock);
477 }