UCI protocol basics by Stefan-Mayer Kahlen
authorDaniel Mehrmann <mehrmann>
Mon, 12 Jul 2004 02:54:55 +0000 (02:54 +0000)
committerDaniel Mehrmann <mehrmann>
Mon, 12 Jul 2004 02:54:55 +0000 (02:54 +0000)
uci/uci_protocol.txt [new file with mode: 0755]

diff --git a/uci/uci_protocol.txt b/uci/uci_protocol.txt
new file mode 100755 (executable)
index 0000000..f89ddfb
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,502 @@
+/* With friendly permission, to public this document,
+ * of Stefan-Mayer Kahlen 
+ * For more information or newer versions of the 
+ * UCI protcol please visit 
+ * http://www.shredderchess.de/download.html
+ */
+  
+Description of the universal chess interface (UCI)    April 2004
+================================================================
+
+* The specification is independent of the operating system. For Windows,
+  the engine is a normal exe file, either a console or "real" windows application.
+
+* all communication is done via standard input and output with text commands,
+
+* The engine should boot and wait for input from the GUI,
+  the engine should wait for the "isready" or "setoption" command to set up its internal parameters
+  as the boot process should be as quick as possible.
+
+* the engine must always be able to process input from stdin, even while thinking.
+
+* all command strings the engine receives will end with '\n',
+  also all commands the GUI receives should end with '\n',
+  Note: '\n' can be 0x0c or 0x0a0c or any combination depending on your OS.
+  If you use Engine und GUI in the same OS this should be no problem if you cummunicate in text mode,
+  but be aware of this when for example running a Linux engine in a Windows GUI.
+
+* The engine will always be in forced mode which means it should never start calculating
+  or pondering without receiving a "go" command first.
+
+* Before the engine is asked to search on a position, there will always be a position command
+  to tell the engine about the current position.
+
+* by default all the opening book handling is done by the GUI,
+  but there is an option for the engine to use its own book ("OwnBook" option, see below)
+
+* if the engine or the GUI receives an unknown command or token it should just ignore it and try to
+  parse the rest of the string.
+
+* if the engine receives a command which is not supposed to come, for example "stop" when the engine is
+  not calculating, it should also just ignore it.
+  
+
+Move format:
+------------
+
+The move format is in long algebraic notation.
+A nullmove from the Engine to the GUI should be send as 0000.
+Examples:  e2e4, e7e5, e1g1 (white short castling), e7e8q (for promotion)
+
+
+
+GUI to engine:
+--------------
+
+These are all the command the engine gets from the interface.
+
+* uci
+       tell engine to use the uci (universal chess interface),
+       this will be send once as a first command after program boot
+       to tell the engine to switch to uci mode.
+       After receiving the uci command the engine must identify itself with the "id" command
+       and sent the "option" commands to tell the GUI which engine settings the engine supports if any.
+       After that the engine should sent "uciok" to acknowledge the uci mode.
+       If no uciok is sent within a certain time period, the engine task will be killed by the GUI.
+
+* debug [ on | off ]
+       switch the debug mode of the engine on and off.
+       In debug mode the engine should sent additional infos to the GUI, e.g. with the "info string" command,
+       to help debugging, e.g. the commands that the engine has received etc.
+       This mode should be switched off by default and this command can be sent
+       any time, also when the engine is thinking.
+
+* isready
+       this is used to synchronize the engine with the GUI. When the GUI has sent a command or
+       multiple commands that can take some time to complete,
+       this command can be used to wait for the engine to be ready again or
+       to ping the engine to find out if it is still alive.
+       E.g. this should be sent after setting the path to the tablebases as this can take some time.
+       This command is also required once before the engine is asked to do any search
+       to wait for the engine to finish initializing.
+       This command must always be answered with "readyok" and can be sent also when the engine is calculating
+       in which case the engine should also immediately answer with "readyok" without stopping the search.
+
+* setoption name <id> [value <x>]
+       this is sent to the engine when the user wants to change the internal parameters
+       of the engine. For the "button" type no value is needed.
+       One string will be sent for each parameter and this will only be sent when the engine is waiting.
+       The name of the option in <id> should not be case sensitive and can inludes spaces like also the value.
+       The substrings "value" and "name" should be avoided in <id> and <x> to allow unambiguous parsing,
+       for example do not use <name> = "draw value".
+       Here are some strings for the example below:
+          "setoption name Nullmove value true\n"
+      "setoption name Selectivity value 3\n"
+          "setoption name Style value Risky\n"
+          "setoption name Clear Hash\n"
+          "setoption name NalimovPath value c:\chess\tb\4;c:\chess\tb\5\n"
+
+* register
+       this is the command to try to register an engine or to tell the engine that registration
+       will be done later. This command should always be sent if the engine    has send "registration error"
+       at program startup.
+       The following tokens are allowed:
+       * later
+          the user doesn't want to register the engine now.
+       * name <x>
+          the engine should be registered with the name <x>
+       * code <y>
+          the engine should be registered with the code <y>
+       Example:
+          "register later"
+          "register name Stefan MK code 4359874324"
+
+* ucinewgame
+   this is sent to the engine when the next search (started with "position" and "go") will be from
+   a different game. This can be a new game the engine should play or a new game it should analyse but
+   also the next position from a testsuite with positions only.
+   If the GUI hasn't sent a "ucinewgame" before the first "position" command, the engine shouldn't
+   expect any further ucinewgame commands as the GUI is probably not supporting the ucinewgame command.
+   So the engine should not rely on this command even though all new GUIs should support it.
+   As the engine's reaction to "ucinewgame" can take some time the GUI should always send "isready"
+   after "ucinewgame" to wait for the engine to finish its operation.
+   
+* position [fen <fenstring> | startpos ]  moves <move1> .... <movei>
+       set up the position described in fenstring on the internal board and
+       play the moves on the internal chess board.
+       if the game was played  from the start position the string "startpos" will be sent
+       Note: no "new" command is needed. However, if this position is from a different game than
+       the last position sent to the engine, the GUI should have sent a "ucinewgame" inbetween.
+
+* go
+       start calculating on the current position set up with the "position" command.
+       There are a number of commands that can follow this command, all will be sent in the same string.
+       If one command is not send its value should be interpreted as it would not influence the search.
+       * searchmoves <move1> .... <movei>
+               restrict search to this moves only
+               Example: After "position startpos" and "go infinite searchmoves e2e4 d2d4"
+               the engine should only search the two moves e2e4 and d2d4 in the initial position.
+       * ponder
+               start searching in pondering mode.
+               Do not exit the search in ponder mode, even if it's mate!
+               This means that the last move sent in in the position string is the ponder move.
+               The engine can do what it wants to do, but after a "ponderhit" command
+               it should execute the suggested move to ponder on. This means that the ponder move sent by
+               the GUI can be interpreted as a recommendation about which move to ponder. However, if the
+               engine decides to ponder on a different move, it should not display any mainlines as they are
+               likely to be misinterpreted by the GUI because the GUI expects the engine to ponder
+          on the suggested move.
+       * wtime <x>
+               white has x msec left on the clock
+       * btime <x>
+               black has x msec left on the clock
+       * winc <x>
+               white increment per move in mseconds if x > 0
+       * binc <x>
+               black increment per move in mseconds if x > 0
+       * movestogo <x>
+      there are x moves to the next time control,
+               this will only be sent if x > 0,
+               if you don't get this and get the wtime and btime it's sudden death
+       * depth <x>
+               search x plies only.
+       * nodes <x>
+          search x nodes only,
+       * mate <x>
+               search for a mate in x moves
+       * movetime <x>
+               search exactly x mseconds
+       * infinite
+               search until the "stop" command. Do not exit the search without being told so in this mode!
+    
+* stop
+       stop calculating as soon as possible,
+       don't forget the "bestmove" and possibly the "ponder" token when finishing the search
+
+* ponderhit
+       the user has played the expected move. This will be sent if the engine was told to ponder on the same move
+       the user has played. The engine should continue searching but switch from pondering to normal search.
+
+* quit
+       quit the program as soon as possible
+
+
+Engine to GUI:
+--------------
+
+* id
+       * name <x>
+               this must be sent after receiving the "uci" command to identify the engine,
+               e.g. "id name Shredder X.Y\n"
+       * author <x>
+               this must be sent after receiving the "uci" command to identify the engine,
+               e.g. "id author Stefan MK\n"
+
+* uciok
+       Must be sent after the id and optional options to tell the GUI that the engine
+       has sent all infos and is ready in uci mode.
+
+* readyok
+       This must be sent when the engine has received an "isready" command and has
+       processed all input and is ready to accept new commands now.
+       It is usually sent after a command that can take some time to be able to wait for the engine,
+       but it can be used anytime, even when the engine is searching,
+       and must always be answered with "isready".
+
+* bestmove <move1> [ ponder <move2> ]
+       the engine has stopped searching and found the move <move> best in this position.
+       the engine can send the move it likes to ponder on. The engine must not start pondering automatically.
+       this command must always be sent if the engine stops searching, also in pondering mode if there is a
+       "stop" command, so for every "go" command a "bestmove" command is needed!
+       Directly before that the engine should send a final "info" command with the final search information,
+       the the GUI has the complete statistics about the last search.
+
+* copyprotection
+       this is needed for copyprotected engines. After the uciok command the engine can tell the GUI,
+       that it will check the copy protection now. This is done by "copyprotection checking".
+       If the check is ok the engine should sent "copyprotection ok", otherwise "copyprotection error".
+       If there is an error the engine should not function properly but should not quit alone.
+       If the engine reports "copyprotection error" the GUI should not use this engine
+       and display an error message instead!
+       The code in the engine can look like this
+      TellGUI("copyprotection checking\n");
+          // ... check the copy protection here ...
+          if(ok)
+             TellGUI("copyprotection ok\n");
+      else
+         TellGUI("copyprotection error\n");
+         
+* registration
+       this is needed for engines that need a username and/or a code to function with all features.
+       Analog to the "copyprotection" command the engine can send "registration checking"
+       after the uciok command followed by either "registration ok" or "registration error".
+       Also after every attempt to register the engine it should answer with "registration checking"
+       and then either "registration ok" or "registration error".
+       In contrast to the "copyprotection" command, the GUI can use the engine after the engine has
+       reported an error, but should inform the user that the engine is not properly registered
+       and might not use all its features.
+       In addition the GUI should offer to open a dialog to
+       enable registration of the engine. To try to register an engine the GUI can send
+       the "register" command.
+       The GUI has to always answer with the "register" command        if the engine sends "registration error"
+       at engine startup (this can also be done with "register later")
+       and tell the user somehow that the engine is not registered.
+       This way the engine knows that the GUI can deal with the registration procedure and the user
+       will be informed that the engine is not properly registered.
+             
+* info
+       the engine wants to send infos to the GUI. This should be done whenever one of the info has changed.
+       The engine can send only selected infos and multiple infos can be send with one info command,
+       e.g. "info currmove e2e4 currmovenumber 1" or
+            "info depth 12 nodes 123456 nps 100000".
+       Also all infos belonging to the pv should be sent together
+       e.g. "info depth 2 score cp 214 time 1242 nodes 2124 nps 34928 pv e2e4 e7e5 g1f3"
+       I suggest to start sending "currmove", "currmovenumber", "currline" and "refutation" only after one second
+       to avoid too much traffic.
+       Additional info:
+       * depth <x>
+               search depth in plies
+       * seldepth <x>
+               selective search depth in plies,
+               if the engine sends seldepth there must also a "depth" be present in the same string.
+       * time <x>
+               the time searched in ms, this should be sent together with the pv.
+       * nodes <x>
+               x nodes searched, the engine should send this info regularly
+       * pv <move1> ... <movei>
+               the best line found
+       * multipv <num>
+               this for the multi pv mode.
+               for the best move/pv add "multipv 1" in the string when you send the pv.
+               in k-best mode always send all k variants in k strings together.
+       * score
+               * cp <x>
+                       the score from the engine's point of view in centipawns.
+               * mate <y>
+                       mate in y moves, not plies.
+                       If the engine is getting mated use negativ values for y.
+               * lowerbound
+             the score is just a lower bound.
+               * upperbound
+                  the score is just an upper bound.
+       * currmove <move>
+               currently searching this move
+       * currmovenumber <x>
+               currently searching move number x, for the first move x should be 1 not 0.
+       * hashfull <x>
+               the hash is x permill full, the engine should send this info regularly
+       * nps <x>
+               x nodes per second searched, the engine should send this info regularly
+       * tbhits <x>
+               x positions where found in the endgame table bases
+       * cpuload <x>
+               the cpu usage of the engine is x permill.
+       * string <str>
+               any string str which will be displayed be the engine,
+               if there is a string command the rest of the line will be interpreted as <str>.
+       * refutation <move1> <move2> ... <movei>
+          move <move1> is refuted by the line <move2> ... <movei>, i can be any number >= 1.
+          Example: after move d1h5 is searched, the engine can send
+          "info refutation d1h5 g6h5"
+          if g6h5 is the best answer after d1h5 or if g6h5 refutes the move d1h5.
+          if there is norefutation for d1h5 found, the engine should just send
+          "info refutation d1h5"
+               The engine should only send this if the option "UCI_ShowRefutations" is set to true.
+       * currline <cpunr> <move1> ... <movei>
+          this is the current line the engine is calculating. <cpunr> is the number of the cpu if
+          the engine is running on more than one cpu. <cpunr> = 1,2,3....
+          if the engine is just using one cpu, <cpunr> can be omitted.
+          If <cpunr> is greater than 1, always send all k lines in k strings together.
+               The engine should only send this if the option "UCI_ShowCurrLine" is set to true.
+       
+
+* option
+       This command tells the GUI which parameters can be changed in the engine.
+       This should be sent once at engine startup after the "uci" and the "id" commands
+       if any parameter can be changed in the engine.
+       The GUI should parse this and build a dialog for the user to change the settings.
+       Note that not every option needs to appear in this dialog as some options like
+       "Ponder", "UCI_AnalyseMode", etc. are better handled elsewhere or are set automatically.
+       If the user wants to change some settings, the GUI will send a "setoption" command to the engine.
+       Note that the GUI need not send the setoption command when starting the engine for every option if
+       it doesn't want to change the default value.
+       For all allowed combinations see the example below,
+       as some combinations of this tokens don't make sense.
+       One string will be sent for each parameter.
+       * name <id>
+               The option has the name id.
+               Certain options have a fixed value for <id>, which means that the semantics of this option is fixed.
+               Usually those options should not be displayed in the normal engine options window of the GUI but
+               get a special treatment. "Pondering" for example should be set automatically when pondering is
+               enabled or disabled in the GUI options. The same for "UCI_AnalyseMode" which should also be set
+               automatically by the GUI. All those certain options have the prefix "UCI_" except for the
+               first 6 options below. If the GUI get an unknown Option with the prefix "UCI_", it should just
+               ignore it and not display it in the engine's options dialog.
+               * <id> = Hash, type is spin
+                       the value in MB for memory for hash tables can be changed,
+                       this should be answered with the first "setoptions" command at program boot
+                       if the engine has sent the appropriate "option name Hash" command,
+                       which should be supported by all engines!
+                       So the engine should use a very small hash first as default.
+               * <id> = NalimovPath, type string
+                       this is the path on the hard disk to the Nalimov compressed format.
+                       Multiple directories can be concatenated with ";"
+               * <id> = NalimovCache, type spin
+                       this is the size in MB for the cache for the nalimov table bases
+                       These last two options should also be present in the initial options exchange dialog
+                       when the engine is booted if the engine supports it
+               * <id> = Ponder, type check
+                       this means that the engine is able to ponder.
+                       The GUI will send this whenever pondering is possible or not.
+                       Note: The engine should not start pondering on its own if this is enabled, this option is only
+                       needed because the engine might change its time management algorithm when pondering is allowed.
+               * <id> = OwnBook, type check
+                       this means that the engine has its own book which is accessed by the engine itself.
+                       if this is set, the engine takes care of the opening book and the GUI will never
+                       execute a move out of its book for the engine. If this is set to false by the GUI,
+                       the engine should not access its own book.
+               * <id> = MultiPV, type spin
+                       the engine supports multi best line or k-best mode. the default value is 1
+               * <id> = UCI_ShowCurrLine, type check, should be false by default,
+                       the engine can show the current line it is calculating. see "info currline" above.
+               * <id> = UCI_ShowRefutations, type check, should be false by default,
+                       the engine can show a move and its refutation in a line. see "info refutations" above.
+               * <id> = UCI_LimitStrength, type check, should be false by default,
+                       The engine is able to limit its strength to a specific Elo number,
+                  This should always be implemented together with "UCI_Elo".
+               * <id> = UCI_Elo, type spin
+                       The engine can limit its strength in Elo within this interval.
+                       If UCI_LimitStrength is set to false, this value should be ignored.
+                       If UCI_LimitStrength is set to true, the engine should play with this specific strength.
+                  This should always be implemented together with "UCI_LimitStrength".
+               * <id> = UCI_AnalyseMode, type check
+                  The engine wants to behave differently when analysing or playing a game.
+                  For example when playing it can use some kind of learning.
+                  This is set to false if the engine is playing a game, otherwise it is true.
+                * <id> = UCI_Opponent, type string
+                  With this command the GUI can send the name, title, elo and if the engine is playing a human
+                  or computer to the engine.
+                  The format of the string has to be [GM|IM|FM|WGM|WIM|none] [<elo>|none] [computer|human] <name>
+                  Example:
+                  "setoption name UCI_Opponent value GM 2800 human Gary Kasparow"
+                  "setoption name UCI_Opponent value none none computer Shredder"
+                                  
+               
+       * type <t>
+               The option has type t.
+               There are 5 different types of options the engine can send
+               * check
+                       a checkbox that can either be true or false
+               * spin
+                       a spin wheel that can be an integer in a certain range
+               * combo
+                       a combo box that can have different predefined strings as a value
+               * button
+                       a button that can be pressed to send a command to the engine
+               * string
+                       a text field that has a string as a value,
+                       an empty string has the value "<empty>"
+       * default <x>
+               the default value of this parameter is x
+       * min <x>
+               the minimum value of this parameter is x
+       * max <x>
+               the maximum value of this parameter is x
+       * var <x>
+               a predefined value of this parameter is x
+       Example:
+    Here are 5 strings for each of the 5 possible types of options
+          "option name Nullmove type check default true\n"
+      "option name Selectivity type spin default 2 min 0 max 4\n"
+          "option name Style type combo default Normal var Solid var Normal var Risky\n"
+          "option name NalimovPath type string default c:\\n"
+          "option name Clear Hash type button\n"
+
+
+
+Example:
+--------
+
+This is how the communication when the engine boots can look like:
+
+GUI     engine
+
+// tell the engine to switch to UCI mode
+uci
+
+// engine identify  
+      id name Shredder
+               id author Stefan MK
+
+// engine sends the options it can change
+// the engine can change the hash size from 1 to 128 MB
+               option name Hash type spin default 1 min 1 max 128
+
+// the engine supports Nalimov endgame tablebases
+               option name NalimovPath type string default <empty>
+               option name NalimovCache type spin default 1 min 1 max 32
+
+// the engine can switch off Nullmove and set the playing style
+          option name Nullmove type check default true
+               option name Style type combo default Normal var Solid var Normal var Risky
+
+// the engine has sent all parameters and is ready
+               uciok
+
+// Note: here the GUI can already send a "quit" command if it just wants to find out
+//       details about the engine, so the engine should not initialize its internal
+//       parameters before here.
+// now the GUI sets some values in the engine
+// set hash to 32 MB
+setoption name Hash value 32
+
+// init tbs
+setoption name NalimovCache value 1
+setoption name NalimovPath value d:\tb;c\tb
+
+// waiting for the engine to finish initializing
+// this command and the answer is required here!
+isready
+
+// engine has finished setting up the internal values
+               readyok
+
+// now we are ready to go
+
+// if the GUI is supporting it, tell the engine that is is
+// searching on a game that is hasn't searched on before
+ucinewgame
+
+// if the engine supports the "UCI_AnalyseMode" option and the next search is supposted to
+// be an analysis, the GUI should set "UCI_AnalyseMode" to true if it is currently
+// set to false with this engine
+setoption name UCI_AnalyseMode value true
+
+// tell the engine to search infinite from the start position after 1.e4 e5
+position startpos moves e2e4 e7e5
+go infinite
+
+// the engine starts sending infos about the search to the GUI
+// (only some examples are given)
+
+
+               info depth 1 seldepth 0
+               info score cp 13  depth 1 nodes 13 time 15 pv f1b5 
+               info depth 2 seldepth 2
+               info nps 15937
+               info score cp 14  depth 2 nodes 255 time 15 pv f1c4 f8c5 
+               info depth 2 seldepth 7 nodes 255
+               info depth 3 seldepth 7
+               info nps 26437
+               info score cp 20  depth 3 nodes 423 time 15 pv f1c4 g8f6 b1c3 
+               info nps 41562
+               ....
+
+
+// here the user has seen enough and asks to stop the searching
+stop
+
+// the engine has finished searching and is sending the bestmove command
+// which is needed for every "go" command sent to tell the GUI
+// that the engine is ready again
+               bestmove g1f3 ponder d8f6