]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/thread.cpp
Update Elo estimates for terms in search
[stockfish] / src / thread.cpp
index 541610a1ca4b2bd5a63d16323c4d2aed991aae21..f55bcb222a6b6045117fad57fe743f0b71f294ae 100644 (file)
@@ -1,7 +1,8 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
 */
 
 #include <cassert>
-#include <iostream>
 
+#include <algorithm> // For std::count
 #include "movegen.h"
 #include "search.h"
 #include "thread.h"
-#include "ucioption.h"
-
-using namespace Search;
+#include "uci.h"
+#include "syzygy/tbprobe.h"
+#include "tt.h"
 
 ThreadPool Threads; // Global object
 
-namespace { extern "C" {
-
- // start_routine() is the C function which is called when a new thread
- // is launched. It is a wrapper to member function pointed by start_fn.
-
- long start_routine(Thread* th) { (th->*(th->start_fn))(); return 0; }
-
-} }
-
 
-// Thread c'tor starts a newly-created thread of execution that will call
-// the idle loop function pointed by start_fn going immediately to sleep.
+/// Thread constructor launches the thread and waits until it goes to sleep
+/// in idle_loop(). Note that 'searching' and 'exit' should be already set.
 
-Thread::Thread(Fn fn) {
+Thread::Thread(size_t n) : idx(n), stdThread(&Thread::idle_loop, this) {
 
-  is_searching = do_exit = false;
-  maxPly = splitPointsCnt = 0;
-  curSplitPoint = NULL;
-  start_fn = fn;
-  idx = Threads.size();
-
-  do_sleep = (fn != &Thread::main_loop); // Avoid a race with start_searching()
-
-  if (!thread_create(handle, start_routine, this))
-  {
-      std::cerr << "Failed to create thread number " << idx << std::endl;
-      ::exit(EXIT_FAILURE);
-  }
+  wait_for_search_finished();
 }
 
 
-// Thread d'tor waits for thread termination before to return.
+/// Thread destructor wakes up the thread in idle_loop() and waits
+/// for its termination. Thread should be already waiting.
 
 Thread::~Thread() {
 
-  assert(do_sleep);
-
-  do_exit = true; // Search must be already finished
-  wake_up();
-  thread_join(handle); // Wait for thread termination
-}
-
-
-// Thread::timer_loop() is where the timer thread waits maxPly milliseconds and
-// then calls check_time(). If maxPly is 0 thread sleeps until is woken up.
-extern void check_time();
-
-void Thread::timer_loop() {
-
-  while (!do_exit)
-  {
-      mutex.lock();
-      sleepCondition.wait_for(mutex, maxPly ? maxPly : INT_MAX);
-      mutex.unlock();
-      check_time();
-  }
-}
-
-
-// Thread::main_loop() is where the main thread is parked waiting to be started
-// when there is a new search. Main thread will launch all the slave threads.
-
-void Thread::main_loop() {
-
-  while (true)
-  {
-      mutex.lock();
-
-      do_sleep = true; // Always return to sleep after a search
-      is_searching = false;
-
-      while (do_sleep && !do_exit)
-      {
-          Threads.sleepCondition.notify_one(); // Wake up UI thread if needed
-          sleepCondition.wait(mutex);
-      }
-
-      mutex.unlock();
-
-      if (do_exit)
-          return;
-
-      is_searching = true;
-
-      Search::think();
-
-      assert(is_searching);
-  }
-}
-
-
-// Thread::wake_up() wakes up the thread, normally at the beginning of the search
-// or, if "sleeping threads" is used at split time.
+  assert(!searching);
 
-void Thread::wake_up() {
-
-  mutex.lock();
-  sleepCondition.notify_one();
-  mutex.unlock();
+  exit = true;
+  start_searching();
+  stdThread.join();
 }
 
+/// Thread::bestMoveCount(Move move) return best move counter for the given root move
 
-// Thread::wait_for_stop_or_ponderhit() is called when the maximum depth is
-// reached while the program is pondering. The point is to work around a wrinkle
-// in the UCI protocol: When pondering, the engine is not allowed to give a
-// "bestmove" before the GUI sends it a "stop" or "ponderhit" command. We simply
-// wait here until one of these commands (that raise StopRequest) is sent and
-// then return, after which the bestmove and pondermove will be printed.
-
-void Thread::wait_for_stop_or_ponderhit() {
+int Thread::best_move_count(Move move) {
 
-  Signals.stopOnPonderhit = true;
+  auto rm = std::find(rootMoves.begin() + pvIdx,
+                      rootMoves.begin() + pvLast, move);
 
-  mutex.lock();
-  while (!Signals.stop) sleepCondition.wait(mutex);;
-  mutex.unlock();
+  return rm != rootMoves.begin() + pvLast ? rm->bestMoveCount : 0;
 }
 
+/// Thread::clear() reset histories, usually before a new game
 
-// Thread::cutoff_occurred() checks whether a beta cutoff has occurred in the
-// current active split point, or in some ancestor of the split point.
+void Thread::clear() {
 
-bool Thread::cutoff_occurred() const {
+  counterMoves.fill(MOVE_NONE);
+  mainHistory.fill(0);
+  captureHistory.fill(0);
 
-  for (SplitPoint* sp = curSplitPoint; sp; sp = sp->parent)
-      if (sp->cutoff)
-          return true;
+  for (bool inCheck : { false, true })
+    for (StatsType c : { NoCaptures, Captures })
+      for (auto& to : continuationHistory[inCheck][c])
+        for (auto& h : to)
+          h->fill(0);
 
-  return false;
+  for (bool inCheck : { false, true })
+    for (StatsType c : { NoCaptures, Captures })
+      continuationHistory[inCheck][c][NO_PIECE][0]->fill(Search::CounterMovePruneThreshold - 1);
 }
 
+/// Thread::start_searching() wakes up the thread that will start the search
 
-// Thread::is_available_to() checks whether the thread is available to help the
-// thread 'master' at a split point. An obvious requirement is that thread must
-// be idle. With more than two threads, this is not sufficient: If the thread is
-// the master of some active split point, it is only available as a slave to the
-// slaves which are busy searching the split point at the top of slaves split
-// point stack (the "helpful master concept" in YBWC terminology).
-
-bool Thread::is_available_to(Thread* master) const {
-
-  if (is_searching)
-      return false;
-
-  // Make a local copy to be sure doesn't become zero under our feet while
-  // testing next condition and so leading to an out of bound access.
-  int spCnt = splitPointsCnt;
+void Thread::start_searching() {
 
-  // No active split points means that the thread is available as a slave for any
-  // other thread otherwise apply the "helpful master" concept if possible.
-  return !spCnt || (splitPoints[spCnt - 1].slavesMask & (1ULL << master->idx));
+  std::lock_guard<std::mutex> lk(mutex);
+  searching = true;
+  cv.notify_one(); // Wake up the thread in idle_loop()
 }
 
 
-// init() is called at startup. Initializes lock and condition variable and
-// launches requested threads sending them immediately to sleep. We cannot use
-// a c'tor becuase Threads is a static object and we need a fully initialized
-// engine at this point due to allocation of endgames in Thread c'tor.
+/// Thread::wait_for_search_finished() blocks on the condition variable
+/// until the thread has finished searching.
 
-void ThreadPool::init() {
+void Thread::wait_for_search_finished() {
 
-  timer = new Thread(&Thread::timer_loop);
-  threads.push_back(new Thread(&Thread::main_loop));
-  read_uci_options();
+  std::unique_lock<std::mutex> lk(mutex);
+  cv.wait(lk, [&]{ return !searching; });
 }
 
 
-// d'tor cleanly terminates the threads when the program exits.
-
-ThreadPool::~ThreadPool() {
-
-  for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
-      delete threads[i];
-
-  delete timer;
-}
-
+/// Thread::idle_loop() is where the thread is parked, blocked on the
+/// condition variable, when it has no work to do.
 
-// read_uci_options() updates internal threads parameters from the corresponding
-// UCI options and creates/destroys threads to match the requested number. Thread
-// objects are dynamically allocated to avoid creating in advance all possible
-// threads, with included pawns and material tables, if only few are used.
+void Thread::idle_loop() {
 
-void ThreadPool::read_uci_options() {
+  // If OS already scheduled us on a different group than 0 then don't overwrite
+  // the choice, eventually we are one of many one-threaded processes running on
+  // some Windows NUMA hardware, for instance in fishtest. To make it simple,
+  // just check if running threads are below a threshold, in this case all this
+  // NUMA machinery is not needed.
+  if (Options["Threads"] > 8)
+      WinProcGroup::bindThisThread(idx);
 
-  maxThreadsPerSplitPoint = Options["Max Threads per Split Point"];
-  minimumSplitDepth       = Options["Min Split Depth"] * ONE_PLY;
-  useSleepingThreads      = Options["Use Sleeping Threads"];
-  size_t requested        = Options["Threads"];
-
-  assert(requested > 0);
-
-  while (threads.size() < requested)
-      threads.push_back(new Thread(&Thread::idle_loop));
-
-  while (threads.size() > requested)
+  while (true)
   {
-      delete threads.back();
-      threads.pop_back();
-  }
-}
-
+      std::unique_lock<std::mutex> lk(mutex);
+      searching = false;
+      cv.notify_one(); // Wake up anyone waiting for search finished
+      cv.wait(lk, [&]{ return searching; });
 
-// wake_up() is called before a new search to start the threads that are waiting
-// on the sleep condition and to reset maxPly. When useSleepingThreads is set
-// threads will be woken up at split time.
+      if (exit)
+          return;
 
-void ThreadPool::wake_up() const {
+      lk.unlock();
 
-  for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
-  {
-      threads[i]->maxPly = 0;
-      threads[i]->do_sleep = false;
-
-      if (!useSleepingThreads)
-          threads[i]->wake_up();
+      search();
   }
 }
 
+/// ThreadPool::set() creates/destroys threads to match the requested number.
+/// Created and launched threads will immediately go to sleep in idle_loop.
+/// Upon resizing, threads are recreated to allow for binding if necessary.
 
-// sleep() is called after the search finishes to ask all the threads but the
-// main one to go waiting on a sleep condition.
-
-void ThreadPool::sleep() const {
-
-  // Main thread will go to sleep by itself to avoid a race with start_searching()
-  for (size_t i = 1; i < threads.size(); i++)
-      threads[i]->do_sleep = true;
-}
-
-
-// available_slave_exists() tries to find an idle thread which is available as
-// a slave for the thread 'master'.
-
-bool ThreadPool::available_slave_exists(Thread* master) const {
-
-  for (size_t i = 0; i < threads.size(); i++)
-      if (threads[i]->is_available_to(master))
-          return true;
-
-  return false;
-}
-
+void ThreadPool::set(size_t requested) {
 
-// split() does the actual work of distributing the work at a node between
-// several available threads. If it does not succeed in splitting the node
-// (because no idle threads are available, or because we have no unused split
-// point objects), the function immediately returns. If splitting is possible, a
-// SplitPoint object is initialized with all the data that must be copied to the
-// helper threads and then helper threads are told that they have been assigned
-// work. This will cause them to instantly leave their idle loops and call
-// search(). When all threads have returned from search() then split() returns.
-
-template <bool Fake>
-Value ThreadPool::split(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta,
-                        Value bestValue, Move* bestMove, Depth depth,
-                        Move threatMove, int moveCount, MovePicker* mp, int nodeType) {
-
-  assert(pos.pos_is_ok());
-  assert(bestValue > -VALUE_INFINITE);
-  assert(bestValue <= alpha);
-  assert(alpha < beta);
-  assert(beta <= VALUE_INFINITE);
-  assert(depth > DEPTH_ZERO);
-
-  Thread* master = pos.this_thread();
-
-  if (master->splitPointsCnt >= MAX_SPLITPOINTS_PER_THREAD)
-      return bestValue;
-
-  // Pick the next available split point from the split point stack
-  SplitPoint& sp = master->splitPoints[master->splitPointsCnt];
-
-  sp.parent = master->curSplitPoint;
-  sp.master = master;
-  sp.cutoff = false;
-  sp.slavesMask = 1ULL << master->idx;
-  sp.depth = depth;
-  sp.bestMove = *bestMove;
-  sp.threatMove = threatMove;
-  sp.alpha = alpha;
-  sp.beta = beta;
-  sp.nodeType = nodeType;
-  sp.bestValue = bestValue;
-  sp.mp = mp;
-  sp.moveCount = moveCount;
-  sp.pos = &pos;
-  sp.nodes = 0;
-  sp.ss = ss;
-
-  assert(master->is_searching);
-
-  master->curSplitPoint = &sp;
-  int slavesCnt = 0;
-
-  // Try to allocate available threads and ask them to start searching setting
-  // is_searching flag. This must be done under lock protection to avoid concurrent
-  // allocation of the same slave by another master.
-  sp.mutex.lock();
-  mutex.lock();
-
-  for (size_t i = 0; i < threads.size() && !Fake; ++i)
-      if (threads[i]->is_available_to(master))
-      {
-          sp.slavesMask |= 1ULL << i;
-          threads[i]->curSplitPoint = &sp;
-          threads[i]->is_searching = true; // Slave leaves idle_loop()
-
-          if (useSleepingThreads)
-              threads[i]->wake_up();
-
-          if (++slavesCnt + 1 >= maxThreadsPerSplitPoint) // Master is always included
-              break;
-      }
-
-  master->splitPointsCnt++;
-
-  mutex.unlock();
-  sp.mutex.unlock();
-
-  // Everything is set up. The master thread enters the idle loop, from which
-  // it will instantly launch a search, because its is_searching flag is set.
-  // The thread will return from the idle loop when all slaves have finished
-  // their work at this split point.
-  if (slavesCnt || Fake)
-  {
-      master->idle_loop();
+  if (size() > 0) { // destroy any existing thread(s)
+      main()->wait_for_search_finished();
 
-      // In helpful master concept a master can help only a sub-tree of its split
-      // point, and because here is all finished is not possible master is booked.
-      assert(!master->is_searching);
+      while (size() > 0)
+          delete back(), pop_back();
   }
 
-  // We have returned from the idle loop, which means that all threads are
-  // finished. Note that setting is_searching and decreasing splitPointsCnt is
-  // done under lock protection to avoid a race with Thread::is_available_to().
-  sp.mutex.lock(); // To protect sp.nodes
-  mutex.lock();
+  if (requested > 0) { // create new thread(s)
+      push_back(new MainThread(0));
 
-  master->is_searching = true;
-  master->splitPointsCnt--;
-  master->curSplitPoint = sp.parent;
-  pos.set_nodes_searched(pos.nodes_searched() + sp.nodes);
-  *bestMove = sp.bestMove;
+      while (size() < requested)
+          push_back(new Thread(size()));
+      clear();
 
-  mutex.unlock();
-  sp.mutex.unlock();
+      // Reallocate the hash with the new threadpool size
+      TT.resize(Options["Hash"]);
 
-  return sp.bestValue;
+      // Init thread number dependent search params.
+      Search::init();
+  }
 }
 
-// Explicit template instantiations
-template Value ThreadPool::split<false>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Move*, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
-template Value ThreadPool::split<true>(Position&, Stack*, Value, Value, Value, Move*, Depth, Move, int, MovePicker*, int);
-
+/// ThreadPool::clear() sets threadPool data to initial values.
 
-// set_timer() is used to set the timer to trigger after msec milliseconds.
-// If msec is 0 then timer is stopped.
+void ThreadPool::clear() {
 
-void ThreadPool::set_timer(int msec) {
+  for (Thread* th : *this)
+      th->clear();
 
-  timer->mutex.lock();
-  timer->maxPly = msec;
-  timer->sleepCondition.notify_one(); // Wake up and restart the timer
-  timer->mutex.unlock();
+  main()->callsCnt = 0;
+  main()->previousScore = VALUE_INFINITE;
+  main()->previousTimeReduction = 1.0;
 }
 
+/// ThreadPool::start_thinking() wakes up main thread waiting in idle_loop() and
+/// returns immediately. Main thread will wake up other threads and start the search.
 
-// wait_for_search_finished() waits for main thread to go to sleep, this means
-// search is finished. Then returns.
+void ThreadPool::start_thinking(Position& pos, StateListPtr& states,
+                                const Search::LimitsType& limits, bool ponderMode) {
 
-void ThreadPool::wait_for_search_finished() {
+  main()->wait_for_search_finished();
 
-  Thread* t = main_thread();
-  t->mutex.lock();
-  t->sleepCondition.notify_one(); // In case is waiting for stop or ponderhit
-  while (!t->do_sleep) sleepCondition.wait(t->mutex);
-  t->mutex.unlock();
-}
+  main()->stopOnPonderhit = stop = false;
+  main()->ponder = ponderMode;
+  Search::Limits = limits;
+  Search::RootMoves rootMoves;
 
+  for (const auto& m : MoveList<LEGAL>(pos))
+      if (   limits.searchmoves.empty()
+          || std::count(limits.searchmoves.begin(), limits.searchmoves.end(), m))
+          rootMoves.emplace_back(m);
 
-// start_searching() wakes up the main thread sleeping in  main_loop() so to start
-// a new search, then returns immediately.
+  if (!rootMoves.empty())
+      Tablebases::rank_root_moves(pos, rootMoves);
 
-void ThreadPool::start_searching(const Position& pos, const LimitsType& limits,
-                                 const std::vector<Move>& searchMoves, StateStackPtr& states) {
-  wait_for_search_finished();
+  // After ownership transfer 'states' becomes empty, so if we stop the search
+  // and call 'go' again without setting a new position states.get() == NULL.
+  assert(states.get() || setupStates.get());
 
-  SearchTime.restart(); // As early as possible
+  if (states.get())
+      setupStates = std::move(states); // Ownership transfer, states is now empty
 
-  Signals.stopOnPonderhit = Signals.firstRootMove = false;
-  Signals.stop = Signals.failedLowAtRoot = false;
+  // We use Position::set() to set root position across threads. But there are
+  // some StateInfo fields (previous, pliesFromNull, capturedPiece) that cannot
+  // be deduced from a fen string, so set() clears them and to not lose the info
+  // we need to backup and later restore setupStates->back(). Note that setupStates
+  // is shared by threads but is accessed in read-only mode.
+  StateInfo tmp = setupStates->back();
 
-  RootPosition = pos;
-  Limits = limits;
-  SetupStates = states; // Ownership transfer here
-  RootMoves.clear();
+  for (Thread* th : *this)
+  {
+      th->nodes = th->tbHits = th->nmpMinPly = 0;
+      th->rootDepth = th->completedDepth = 0;
+      th->rootMoves = rootMoves;
+      th->rootPos.set(pos.fen(), pos.is_chess960(), &setupStates->back(), th);
+  }
 
-  for (MoveList<LEGAL> ml(pos); !ml.end(); ++ml)
-      if (searchMoves.empty() || count(searchMoves.begin(), searchMoves.end(), ml.move()))
-          RootMoves.push_back(RootMove(ml.move()));
+  setupStates->back() = tmp;
 
-  main_thread()->do_sleep = false;
-  main_thread()->wake_up();
+  main()->start_searching();
 }