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Skip skipping thread scheme (#1972)
[stockfish] / src / search.cpp
index c8e6c8b653662256e6fcc9521c62a13350815b60..cf934fc92c15434066828c72498f87f0d7f8e340 100644 (file)
@@ -61,22 +61,22 @@ namespace {
   // Different node types, used as a template parameter
   enum NodeType { NonPV, PV };
 
-  // Sizes and phases of the skip-blocks, used for distributing search depths across the threads
-  constexpr int SkipSize[]  = { 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4 };
-  constexpr int SkipPhase[] = { 0, 1, 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
-
   // Razor and futility margins
   constexpr int RazorMargin = 600;
   Value futility_margin(Depth d, bool improving) {
     return Value((175 - 50 * improving) * d / ONE_PLY);
   }
 
-  // Futility and reductions lookup tables, initialized at startup
-  int FutilityMoveCounts[2][16]; // [improving][depth]
-  int Reductions[2][2][64][64];  // [pv][improving][depth][moveNumber]
+  // Reductions lookup table, initialized at startup
+  int Reductions[64]; // [depth or moveNumber]
 
   template <bool PvNode> Depth reduction(bool i, Depth d, int mn) {
-    return Reductions[PvNode][i][std::min(d / ONE_PLY, 63)][std::min(mn, 63)] * ONE_PLY;
+    int r = Reductions[std::min(d / ONE_PLY, 63)] * Reductions[std::min(mn, 63)] / 1024;
+    return ((r + 512) / 1024 + (!i && r > 1024) - PvNode) * ONE_PLY;
+  }
+
+  constexpr int futility_move_count(bool improving, int depth) {
+    return (5 + depth * depth) * (1 + improving) / 2;
   }
 
   // History and stats update bonus, based on depth
@@ -156,25 +156,8 @@ namespace {
 
 void Search::init() {
 
-  for (int imp = 0; imp <= 1; ++imp)
-      for (int d = 1; d < 64; ++d)
-          for (int mc = 1; mc < 64; ++mc)
-          {
-              double r = log(d) * log(mc) / 1.95;
-
-              Reductions[NonPV][imp][d][mc] = int(std::round(r));
-              Reductions[PV][imp][d][mc] = std::max(Reductions[NonPV][imp][d][mc] - 1, 0);
-
-              // Increase reduction for non-PV nodes when eval is not improving
-              if (!imp && r > 1.0)
-                Reductions[NonPV][imp][d][mc]++;
-          }
-
-  for (int d = 0; d < 16; ++d)
-  {
-      FutilityMoveCounts[0][d] = int(2.4 + 0.74 * pow(d, 1.78));
-      FutilityMoveCounts[1][d] = int(5.0 + 1.00 * pow(d, 2.00));
-  }
+  for (int i = 1; i < 64; ++i)
+      Reductions[i] = int(1024 * std::log(i) / std::sqrt(1.95));
 }
 
 
@@ -227,10 +210,9 @@ void MainThread::search() {
   // Threads.stop. However, if we are pondering or in an infinite search,
   // the UCI protocol states that we shouldn't print the best move before the
   // GUI sends a "stop" or "ponderhit" command. We therefore simply wait here
-  // until the GUI sends one of those commands (which also raises Threads.stop).
-  Threads.stopOnPonderhit = true;
+  // until the GUI sends one of those commands.
 
-  while (!Threads.stop && (Threads.ponder || Limits.infinite))
+  while (!Threads.stop && (ponder || Limits.infinite))
   {} // Busy wait for a stop or a ponder reset
 
   // Stop the threads if not already stopped (also raise the stop if
@@ -259,27 +241,23 @@ void MainThread::search() {
 
       // Find out minimum score and reset votes for moves which can be voted
       for (Thread* th: Threads)
-      {
           minScore = std::min(minScore, th->rootMoves[0].score);
-          votes[th->rootMoves[0].pv[0]] = 0;
-      }
 
       // Vote according to score and depth
-      auto square = [](int64_t x) { return x * x; };
       for (Thread* th : Threads)
-          votes[th->rootMoves[0].pv[0]] += 200 + (square(th->rootMoves[0].score - minScore + 1)
-                                                  * int64_t(th->completedDepth));
+      {
+          int64_t s = th->rootMoves[0].score - minScore + 1;
+          votes[th->rootMoves[0].pv[0]] += 200 + s * s * int(th->completedDepth);
+      }
 
       // Select best thread
-      int64_t bestVote = votes[this->rootMoves[0].pv[0]];
+      auto bestVote = votes[this->rootMoves[0].pv[0]];
       for (Thread* th : Threads)
-      {
           if (votes[th->rootMoves[0].pv[0]] > bestVote)
           {
               bestVote = votes[th->rootMoves[0].pv[0]];
               bestThread = th;
           }
-      }
   }
 
   previousScore = bestThread->rootMoves[0].score;
@@ -307,7 +285,7 @@ void Thread::search() {
   // The former is needed to allow update_continuation_histories(ss-1, ...),
   // which accesses its argument at ss-4, also near the root.
   // The latter is needed for statScores and killer initialization.
-  Stack stack[MAX_PLY+8], *ss = stack+5;
+  Stack stack[MAX_PLY+10], *ss = stack+7;
   Move  pv[MAX_PLY+1];
   Value bestValue, alpha, beta, delta;
   Move  lastBestMove = MOVE_NONE;
@@ -315,10 +293,9 @@ void Thread::search() {
   MainThread* mainThread = (this == Threads.main() ? Threads.main() : nullptr);
   double timeReduction = 1.0;
   Color us = rootPos.side_to_move();
-  bool failedLow;
 
-  std::memset(ss-5, 0, 8 * sizeof(Stack));
-  for (int i = 5; i > 0; i--)
+  std::memset(ss-7, 0, 10 * sizeof(Stack));
+  for (int i = 7; i > 0; i--)
      (ss-i)->continuationHistory = &this->continuationHistory[NO_PIECE][0]; // Use as sentinel
   ss->pv = pv;
 
@@ -326,7 +303,7 @@ void Thread::search() {
   beta = VALUE_INFINITE;
 
   if (mainThread)
-      mainThread->bestMoveChanges = 0, failedLow = false;
+      mainThread->bestMoveChanges = 0;
 
   size_t multiPV = Options["MultiPV"];
   Skill skill(Options["Skill Level"]);
@@ -357,17 +334,9 @@ void Thread::search() {
          && !Threads.stop
          && !(Limits.depth && mainThread && rootDepth / ONE_PLY > Limits.depth))
   {
-      // Distribute search depths across the helper threads
-      if (idx > 0)
-      {
-          int i = (idx - 1) % 20;
-          if (((rootDepth / ONE_PLY + SkipPhase[i]) / SkipSize[i]) % 2)
-              continue;  // Retry with an incremented rootDepth
-      }
-
       // Age out PV variability metric
       if (mainThread)
-          mainThread->bestMoveChanges *= 0.517, failedLow = false;
+          mainThread->bestMoveChanges *= 0.517;
 
       // Save the last iteration's scores before first PV line is searched and
       // all the move scores except the (new) PV are set to -VALUE_INFINITE.
@@ -447,8 +416,7 @@ void Thread::search() {
                   if (mainThread)
                   {
                       failedHighCnt = 0;
-                      failedLow = true;
-                      Threads.stopOnPonderhit = false;
+                      mainThread->stopOnPonderhit = false;
                   }
               }
               else if (bestValue >= beta)
@@ -497,29 +465,26 @@ void Thread::search() {
       // Do we have time for the next iteration? Can we stop searching now?
       if (    Limits.use_time_management()
           && !Threads.stop
-          && !Threads.stopOnPonderhit)
+          && !mainThread->stopOnPonderhit)
       {
-          double fallingEval = (306 + 119 * failedLow + 6 * (mainThread->previousScore - bestValue)) / 581.0;
+          double fallingEval = (306 + 9 * (mainThread->previousScore - bestValue)) / 581.0;
           fallingEval        = std::max(0.5, std::min(1.5, fallingEval));
 
           // If the bestMove is stable over several iterations, reduce time accordingly
-          timeReduction = 1.0;
-          for (int i : {3, 4, 5})
-              if (lastBestMoveDepth * i < completedDepth)
-                  timeReduction *= 1.25;
+          timeReduction = lastBestMoveDepth + 10 * ONE_PLY < completedDepth ? 1.95 : 1.0;
+          double reduction = std::pow(mainThread->previousTimeReduction, 0.528) / timeReduction;
 
           // Use part of the gained time from a previous stable move for the current move
           double bestMoveInstability = 1.0 + mainThread->bestMoveChanges;
-          bestMoveInstability *= std::pow(mainThread->previousTimeReduction, 0.528) / timeReduction;
 
           // Stop the search if we have only one legal move, or if available time elapsed
           if (   rootMoves.size() == 1
-              || Time.elapsed() > Time.optimum() * bestMoveInstability * fallingEval)
+              || Time.elapsed() > Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability)
           {
               // If we are allowed to ponder do not stop the search now but
               // keep pondering until the GUI sends "ponderhit" or "stop".
-              if (Threads.ponder)
-                  Threads.stopOnPonderhit = true;
+              if (mainThread->ponder)
+                  mainThread->stopOnPonderhit = true;
               else
                   Threads.stop = true;
           }
@@ -577,8 +542,8 @@ namespace {
     Move ttMove, move, excludedMove, bestMove;
     Depth extension, newDepth;
     Value bestValue, value, ttValue, eval, maxValue, pureStaticEval;
-    bool ttHit, inCheck, givesCheck, improving;
-    bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, skipQuiets, ttCapture, pvExact;
+    bool ttHit, ttPv, inCheck, givesCheck, improving;
+    bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, ttCapture;
     Piece movedPiece;
     int moveCount, captureCount, quietCount;
 
@@ -643,6 +608,7 @@ namespace {
     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
     ttMove =  rootNode ? thisThread->rootMoves[thisThread->pvIdx].pv[0]
             : ttHit    ? tte->move() : MOVE_NONE;
+    ttPv = (ttHit && tte->is_pv()) || (PvNode && depth > 4 * ONE_PLY);
 
     // At non-PV nodes we check for an early TT cutoff
     if (  !PvNode
@@ -709,7 +675,7 @@ namespace {
                 if (    b == BOUND_EXACT
                     || (b == BOUND_LOWER ? value >= beta : value <= alpha))
                 {
-                    tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), b,
+                    tte->save(posKey, value_to_tt(value, ss->ply), ttPv, b,
                               std::min(DEPTH_MAX - ONE_PLY, depth + 6 * ONE_PLY),
                               MOVE_NONE, VALUE_NONE);
 
@@ -750,9 +716,7 @@ namespace {
     {
         if ((ss-1)->currentMove != MOVE_NULL)
         {
-            int p = (ss-1)->statScore;
-            int bonus = p > 0 ? (-p - 2500) / 512 :
-                        p < 0 ? (-p + 2500) / 512 : 0;
+            int bonus = -(ss-1)->statScore / 512;
 
             pureStaticEval = evaluate(pos);
             ss->staticEval = eval = pureStaticEval + bonus;
@@ -760,7 +724,7 @@ namespace {
         else
             ss->staticEval = eval = pureStaticEval = -(ss-1)->staticEval + 2 * Eval::Tempo;
 
-        tte->save(posKey, VALUE_NONE, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, pureStaticEval);
+        tte->save(posKey, VALUE_NONE, ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, pureStaticEval);
     }
 
     // Step 7. Razoring (~2 Elo)
@@ -840,7 +804,7 @@ namespace {
         int probCutCount = 0;
 
         while (  (move = mp.next_move()) != MOVE_NONE
-               && probCutCount < 3)
+               && probCutCount < 2 + 2 * cutNode)
             if (move != excludedMove && pos.legal(move))
             {
                 probCutCount++;
@@ -855,7 +819,7 @@ namespace {
                 // Perform a preliminary qsearch to verify that the move holds
                 value = -qsearch<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1);
 
-                // If the qsearch held perform the regular search
+                // If the qsearch held, perform the regular search
                 if (value >= raisedBeta)
                     value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -raisedBeta, -raisedBeta+1, depth - 4 * ONE_PLY, !cutNode);
 
@@ -879,7 +843,9 @@ namespace {
 
 moves_loop: // When in check, search starts from here
 
-    const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory, nullptr, (ss-4)->continuationHistory };
+    const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
+                                          nullptr, (ss-4)->continuationHistory,
+                                          nullptr, (ss-6)->continuationHistory };
     Move countermove = thisThread->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
 
     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
@@ -889,13 +855,12 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
                                       ss->killers);
     value = bestValue; // Workaround a bogus 'uninitialized' warning under gcc
 
-    skipQuiets = false;
+    moveCountPruning = false;
     ttCapture = ttMove && pos.capture_or_promotion(ttMove);
-    pvExact = PvNode && ttHit && tte->bound() == BOUND_EXACT;
 
     // Step 12. Loop through all pseudo-legal moves until no moves remain
     // or a beta cutoff occurs.
-    while ((move = mp.next_move(skipQuiets)) != MOVE_NONE)
+    while ((move = mp.next_move(moveCountPruning)) != MOVE_NONE)
     {
       assert(is_ok(move));
 
@@ -924,9 +889,6 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
       movedPiece = pos.moved_piece(move);
       givesCheck = gives_check(pos, move);
 
-      moveCountPruning =   depth < 16 * ONE_PLY
-                        && moveCount >= FutilityMoveCounts[improving][depth / ONE_PLY];
-
       // Step 13. Extensions (~70 Elo)
 
       // Singular extension search (~60 Elo). If all moves but one fail low on a
@@ -938,12 +900,13 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           &&  move == ttMove
           && !rootNode
           && !excludedMove // Avoid recursive singular search
-          &&  ttValue != VALUE_NONE
+      /*  &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
+          &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
           && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
           &&  tte->depth() >= depth - 3 * ONE_PLY
           &&  pos.legal(move))
       {
-          Value singularBeta = std::max(ttValue - 2 * depth / ONE_PLY, -VALUE_MATE);
+          Value singularBeta = ttValue - 2 * depth / ONE_PLY;
           ss->excludedMove = move;
           value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, depth / 2, cutNode);
           ss->excludedMove = MOVE_NONE;
@@ -959,11 +922,13 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           else if (cutNode && singularBeta > beta)
               return beta;
       }
-      else if (    givesCheck // Check extension (~2 Elo)
-               &&  pos.see_ge(move))
+
+      // Check extension (~2 Elo)
+      else if (    givesCheck
+               && (pos.blockers_for_king(~us) & from_sq(move) || pos.see_ge(move)))
           extension = ONE_PLY;
 
-      // Extension if castling
+      // Castling extension
       else if (type_of(move) == CASTLING)
           extension = ONE_PLY;
 
@@ -975,16 +940,16 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
           && pos.non_pawn_material(us)
           && bestValue > VALUE_MATED_IN_MAX_PLY)
       {
+          // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
+          moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving,depth / ONE_PLY);
+
           if (   !captureOrPromotion
               && !givesCheck
               && !pos.advanced_pawn_push(move))
           {
               // Move count based pruning (~30 Elo)
               if (moveCountPruning)
-              {
-                  skipQuiets = true;
                   continue;
-              }
 
               // Reduced depth of the next LMR search
               int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount), DEPTH_ZERO) / ONE_PLY;
@@ -1035,16 +1000,16 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
       {
           Depth r = reduction<PvNode>(improving, depth, moveCount);
 
+          // Decrease reduction if position is or has been on the PV
+          if (ttPv)
+              r -= ONE_PLY;
+
           // Decrease reduction if opponent's move count is high (~10 Elo)
           if ((ss-1)->moveCount > 15)
               r -= ONE_PLY;
 
           if (!captureOrPromotion)
           {
-              // Decrease reduction for exact PV nodes (~0 Elo)
-              if (pvExact)
-                  r -= ONE_PLY;
-
               // Increase reduction if ttMove is a capture (~0 Elo)
               if (ttCapture)
                   r += ONE_PLY;
@@ -1217,7 +1182,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
         bestValue = std::min(bestValue, maxValue);
 
     if (!excludedMove)
-        tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
+        tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), ttPv,
                   bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
                   PvNode && bestMove ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
                   depth, bestMove, pureStaticEval);
@@ -1247,7 +1212,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     Move ttMove, move, bestMove;
     Depth ttDepth;
     Value bestValue, value, ttValue, futilityValue, futilityBase, oldAlpha;
-    bool ttHit, inCheck, givesCheck, evasionPrunable;
+    bool ttHit, pvHit, inCheck, givesCheck, evasionPrunable;
     int moveCount;
 
     if (PvNode)
@@ -1281,6 +1246,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     tte = TT.probe(posKey, ttHit);
     ttValue = ttHit ? value_from_tt(tte->value(), ss->ply) : VALUE_NONE;
     ttMove = ttHit ? tte->move() : MOVE_NONE;
+    pvHit = ttHit && tte->is_pv();
 
     if (  !PvNode
         && ttHit
@@ -1318,7 +1284,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
         if (bestValue >= beta)
         {
             if (!ttHit)
-                tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), BOUND_LOWER,
+                tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit, BOUND_LOWER,
                           DEPTH_NONE, MOVE_NONE, ss->staticEval);
 
             return bestValue;
@@ -1330,7 +1296,9 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
         futilityBase = bestValue + 128;
     }
 
-    const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory, nullptr, (ss-4)->continuationHistory };
+    const PieceToHistory* contHist[] = { (ss-1)->continuationHistory, (ss-2)->continuationHistory,
+                                          nullptr, (ss-4)->continuationHistory,
+                                          nullptr, (ss-6)->continuationHistory };
 
     // Initialize a MovePicker object for the current position, and prepare
     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
@@ -1429,7 +1397,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
     if (inCheck && bestValue == -VALUE_INFINITE)
         return mated_in(ss->ply); // Plies to mate from the root
 
-    tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply),
+    tte->save(posKey, value_to_tt(bestValue, ss->ply), pvHit,
               bestValue >= beta ? BOUND_LOWER :
               PvNode && bestValue > oldAlpha  ? BOUND_EXACT : BOUND_UPPER,
               ttDepth, bestMove, ss->staticEval);
@@ -1480,7 +1448,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts from here
 
   void update_continuation_histories(Stack* ss, Piece pc, Square to, int bonus) {
 
-    for (int i : {1, 2, 4})
+    for (int i : {1, 2, 4, 6})
         if (is_ok((ss-i)->currentMove))
             (*(ss-i)->continuationHistory)[pc][to] << bonus;
   }
@@ -1596,10 +1564,10 @@ void MainThread::check_time() {
   }
 
   // We should not stop pondering until told so by the GUI
-  if (Threads.ponder)
+  if (ponder)
       return;
 
-  if (   (Limits.use_time_management() && elapsed > Time.maximum() - 10)
+  if (   (Limits.use_time_management() && (elapsed > Time.maximum() - 10 || stopOnPonderhit))
       || (Limits.movetime && elapsed >= Limits.movetime)
       || (Limits.nodes && Threads.nodes_searched() >= (uint64_t)Limits.nodes))
       Threads.stop = true;