]> 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 "thread.h"
23 #include "ucioption.h"
24
25 ThreadsManager Threads; // Global object definition
26
27 namespace { extern "C" {
28
29  // start_routine() is the C function which is called when a new thread
30  // is launched. It simply calls idle_loop() with the supplied threadID.
31  // There are two versions of this function; one for POSIX threads and
32  // one for Windows threads.
33
34 #if defined(_MSC_VER)
35
36   DWORD WINAPI start_routine(LPVOID threadID) {
37
38     Threads.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
39     return 0;
40   }
41
42 #else
43
44   void* start_routine(void* threadID) {
45
46     Threads.idle_loop(*(int*)threadID, NULL);
47     return NULL;
48   }
49
50 #endif
51
52 } }
53
54
55 // wake_up() wakes up the thread, normally at the beginning of the search or,
56 // if "sleeping threads" is used, when there is some work to do.
57
58 void Thread::wake_up() {
59
60   lock_grab(&sleepLock);
61   cond_signal(&sleepCond);
62   lock_release(&sleepLock);
63 }
64
65
66 // cutoff_occurred() checks whether a beta cutoff has occurred in
67 // the thread's currently active split point, or in some ancestor of
68 // the current split point.
69
70 bool Thread::cutoff_occurred() const {
71
72   for (SplitPoint* sp = splitPoint; sp; sp = sp->parent)
73       if (sp->is_betaCutoff)
74           return true;
75   return false;
76 }
77
78
79 // is_available_to() checks whether the thread is available to help the thread with
80 // threadID "master" at a split point. An obvious requirement is that thread must be
81 // idle. With more than two threads, this is not by itself sufficient: If the thread
82 // is the master of some active split point, it is only available as a slave to the
83 // threads which are busy searching the split point at the top of "slave"'s split
84 // point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
85
86 bool Thread::is_available_to(int master) const {
87
88   if (state != AVAILABLE)
89       return false;
90
91   // Make a local copy to be sure doesn't become zero under our feet while
92   // testing next condition and so leading to an out of bound access.
93   int localActiveSplitPoints = activeSplitPoints;
94
95   // No active split points means that the thread is available as a slave for any
96   // other thread otherwise apply the "helpful master" concept if possible.
97   if (   !localActiveSplitPoints
98       || splitPoints[localActiveSplitPoints - 1].is_slave[master])
99       return true;
100
101   return false;
102 }
103
104
105 // read_uci_options() updates number of active threads and other internal
106 // parameters according to the UCI options values. It is called before
107 // to start a new search.
108
109 void ThreadsManager::read_uci_options() {
110
111   maxThreadsPerSplitPoint = Options["Maximum Number of Threads per Split Point"].value<int>();
112   minimumSplitDepth       = Options["Minimum Split Depth"].value<int>() * ONE_PLY;
113   useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"].value<bool>();
114   activeThreads           = Options["Threads"].value<int>();
115 }
116
117
118 // init() is called during startup. Initializes locks and condition variables
119 // and launches all threads sending them immediately to sleep.
120
121 void ThreadsManager::init() {
122
123   int threadID[MAX_THREADS];
124
125   // This flag is needed to properly end the threads when program exits
126   allThreadsShouldExit = false;
127
128   // Threads will sent to sleep as soon as created, only main thread is kept alive
129   activeThreads = 1;
130   threads[0].state = Thread::SEARCHING;
131
132   // Allocate pawn and material hash tables for main thread
133   init_hash_tables();
134
135   // Initialize threads lock, used when allocating slaves during splitting
136   lock_init(&threadsLock);
137
138   // Initialize sleep and split point locks
139   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
140   {
141       lock_init(&threads[i].sleepLock);
142       cond_init(&threads[i].sleepCond);
143
144       for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
145           lock_init(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
146   }
147
148   // Create and startup all the threads but the main that is already running
149   for (int i = 1; i < MAX_THREADS; i++)
150   {
151       threads[i].state = Thread::INITIALIZING;
152       threadID[i] = i;
153
154 #if defined(_MSC_VER)
155       bool ok = (CreateThread(NULL, 0, start_routine, (LPVOID)&threadID[i], 0, NULL) != NULL);
156 #else
157       pthread_t pthreadID;
158       bool ok = (pthread_create(&pthreadID, NULL, start_routine, (void*)&threadID[i]) == 0);
159       pthread_detach(pthreadID);
160 #endif
161       if (!ok)
162       {
163           std::cout << "Failed to create thread number " << i << std::endl;
164           ::exit(EXIT_FAILURE);
165       }
166
167       // Wait until the thread has finished launching and is gone to sleep
168       while (threads[i].state == Thread::INITIALIZING) {}
169   }
170 }
171
172
173 // exit() is called to cleanly terminate the threads when the program finishes
174
175 void ThreadsManager::exit() {
176
177   // Force the woken up threads to exit idle_loop() and hence terminate
178   allThreadsShouldExit = true;
179
180   for (int i = 0; i < MAX_THREADS; i++)
181   {
182       // Wake up all the threads and wait for termination
183       if (i != 0)
184       {
185           threads[i].wake_up();
186           while (threads[i].state != Thread::TERMINATED) {}
187       }
188
189       // Now we can safely destroy locks and wait conditions
190       lock_destroy(&threads[i].sleepLock);
191       cond_destroy(&threads[i].sleepCond);
192
193       for (int j = 0; j < MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS; j++)
194           lock_destroy(&(threads[i].splitPoints[j].lock));
195   }
196
197   lock_destroy(&threadsLock);
198 }
199
200
201 // init_hash_tables() dynamically allocates pawn and material hash tables
202 // according to the number of active threads. This avoids preallocating
203 // memory for all possible threads if only few are used as, for instance,
204 // on mobile devices where memory is scarce and allocating for MAX_THREADS
205 // threads could even result in a crash.
206
207 void ThreadsManager::init_hash_tables() {
208
209   for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
210   {
211       threads[i].pawnTable.init();
212       threads[i].materialTable.init();
213   }
214 }
215
216
217 // available_slave_exists() tries to find an idle thread which is available as
218 // a slave for the thread with threadID "master".
219
220 bool ThreadsManager::available_slave_exists(int master) const {
221
222   assert(master >= 0 && master < activeThreads);
223
224   for (int i = 0; i < activeThreads; i++)
225       if (i != master && threads[i].is_available_to(master))
226           return true;
227
228   return false;
229 }
230
231
232 // split() does the actual work of distributing the work at a node between
233 // several available threads. If it does not succeed in splitting the
234 // node (because no idle threads are available, or because we have no unused
235 // split point objects), the function immediately returns. If splitting is
236 // possible, a SplitPoint object is initialized with all the data that must be
237 // copied to the helper threads and we tell our helper threads that they have
238 // been assigned work. This will cause them to instantly leave their idle loops and
239 // call search().When all threads have returned from search() then split() returns.
240
241 template <bool Fake>
242 Value ThreadsManager::split(Position& pos, SearchStack* ss, Value alpha, Value beta,
243                             Value bestValue, Depth depth, Move threatMove,
244                             int moveCount, MovePicker* mp, int nodeType) {
245   assert(pos.is_ok());
246   assert(bestValue >= -VALUE_INFINITE);
247   assert(bestValue <= alpha);
248   assert(alpha < beta);
249   assert(beta <= VALUE_INFINITE);
250   assert(depth > DEPTH_ZERO);
251   assert(pos.thread() >= 0 && pos.thread() < activeThreads);
252   assert(activeThreads > 1);
253
254   int i, master = pos.thread();
255   Thread& masterThread = threads[master];
256
257   // If we already have too many active split points, don't split
258   if (masterThread.activeSplitPoints >= MAX_ACTIVE_SPLIT_POINTS)
259       return bestValue;
260
261   // Pick the next available split point object from the split point stack
262   SplitPoint* sp = masterThread.splitPoints + masterThread.activeSplitPoints;
263
264   // Initialize the split point object
265   sp->parent = masterThread.splitPoint;
266   sp->master = master;
267   sp->is_betaCutoff = false;
268   sp->depth = depth;
269   sp->threatMove = threatMove;
270   sp->alpha = alpha;
271   sp->beta = beta;
272   sp->nodeType = nodeType;
273   sp->bestValue = bestValue;
274   sp->mp = mp;
275   sp->moveCount = moveCount;
276   sp->pos = &pos;
277   sp->nodes = 0;
278   sp->ss = ss;
279   for (i = 0; i < activeThreads; i++)
280       sp->is_slave[i] = false;
281
282   // If we are here it means we are not available
283   assert(masterThread.state == Thread::SEARCHING);
284
285   int workersCnt = 1; // At least the master is included
286
287   // Try to allocate available threads and ask them to start searching setting
288   // the state to Thread::WORKISWAITING, this must be done under lock protection
289   // to avoid concurrent allocation of the same slave by another master.
290   lock_grab(&threadsLock);
291
292   for (i = 0; !Fake && i < activeThreads && workersCnt < maxThreadsPerSplitPoint; i++)
293       if (i != master && threads[i].is_available_to(master))
294       {
295           workersCnt++;
296           sp->is_slave[i] = true;
297           threads[i].splitPoint = sp;
298
299           // This makes the slave to exit from idle_loop()
300           threads[i].state = Thread::WORKISWAITING;
301
302           if (useSleepingThreads)
303               threads[i].wake_up();
304       }
305
306   lock_release(&threadsLock);
307
308   // We failed to allocate even one slave, return
309   if (!Fake && workersCnt == 1)
310       return bestValue;
311
312   masterThread.splitPoint = sp;
313   masterThread.activeSplitPoints++;
314   masterThread.state = Thread::WORKISWAITING;
315
316   // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from
317   // which it will instantly launch a search, because its state is
318   // Thread::WORKISWAITING. We send the split point as a second parameter to
319   // the idle loop, which means that the main thread will return from the idle
320   // loop when all threads have finished their work at this split point.
321   idle_loop(master, sp);
322
323   // In helpful master concept a master can help only a sub-tree, and
324   // because here is all finished is not possible master is booked.
325   assert(masterThread.state == Thread::AVAILABLE);
326
327   // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
328   // finished. Note that changing state and decreasing activeSplitPoints is done
329   // under lock protection to avoid a race with Thread::is_available_to().
330   lock_grab(&threadsLock);
331
332   masterThread.state = Thread::SEARCHING;
333   masterThread.activeSplitPoints--;
334
335   lock_release(&threadsLock);
336
337   masterThread.splitPoint = sp->parent;
338   pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp->nodes);
339
340   return sp->bestValue;
341 }
342
343 // Explicit template instantiations
344 template Value ThreadsManager::split<false>(Position&, SearchStack*, Value, Value, Value, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
345 template Value ThreadsManager::split<true>(Position&, SearchStack*, Value, Value, Value, Depth, Move, int, MovePicker*, int);