R4000は IEEE 754-1985 準拠のFPUを同じチップ上に搭載しており、その部分を R4010 と呼ぶこともある。FPUはCP1のコプロセッサとして動作する（MIPS ISA ではCP0からCP3まで4つのコプロセッサを利用できるよう定義している）。CPUのステータスレジスタのFRビットの設定により、FPUの32ビットモードと64ビットモードを切り替えることができる。32ビットモードでは32本の浮動小数点レジスタはそれぞれ32ビット幅となり、32個の単精度浮動小数点数を格納するか、2本のレジスタを1組として16個の倍精度浮動小数点数を格納する。FPUはデータやリソースの依存関係がなければALUと同時に動作可能で、依存関係があればストールが発生する。FPUには3つのサブユニットがあり、それぞれ加算器、乗算器、除算器である。乗算器と除算器は加算器と並行に命令を実行できるが、乗算も除算も最終段で加算器を使用するため、並行実行にも制限がある。したがってFPUでは最大3個の命令（加算、乗算、除算）を並行実行でき、1サイクルに1命令を実行に移すことができる。加算器と乗算器はパイプライン化されている。乗算器は4段のパイプラインになっており、性能向上のため dynamic logic を使ってマイクロプロセッサのクロックの2倍の周波数で駆動される。除算には23サイクル（単精度）または36サイクル（倍精度）かかり、平方根の計算にはそれぞれ54サイクルまたは112サイクルのレイテンシが生じる。除算と平方根計算には、SRT除算アルゴリズムを使っている。
R4000の整数演算部には、演算論理装置 (ALU)、シフタ、乗算器、除算器、ロードアドレス生成器がある。ALUには64ビットの桁上げ選択式加算器と論理ユニットがあり、パイプライン化されている。シフタは32ビットのバレルシフタで、64ビットのシフト命令を2サイクルで実行するため、1サイクルだけパイプラインをストールさせる。チップサイズを削減するためこのような設計を選択した。乗算器と除算器はパイプライン化されておらず、大きなレイテンシがある。乗算は10サイクル（32ビットの場合）または20サイクル（64ビットの場合）のレイテンシがあり、除算は69サイクル（32ビット）または133サイクル（64ビット）のレイテンシがある。ほとんどの整数演算命令は1サイクルしかかからない。ALUの加算器はメモリのロードまたはストア、分岐先アドレスなどの計算にも使われる。
R4000の整数パイプラインは8段となっている。第1段 (IF) で実行すべき命令の仮想アドレスを生成し、TLBで仮想アドレスから物理アドレスへの変換を開始する。第2段 (IS) では変換が完了して8KBの命令キャッシュから命令をフェッチ（読み込み）する。この命令キャッシュはダイレクトマップ方式で仮想インデックス・物理タグ方式である。ラインサイズは16バイトまたは32バイト。アーキテクチャ上は32KBまで拡張可能になっている。第3段 (RF) では命令が解釈され、レジスタファイルを読み込む。MIPS III ではレジスタファイルが2つ定義されており、1つは整数演算用、もう1つは浮動小数点演算用である。どちらも64ビット幅で32エントリある。整数レジスタファイルには2つの読み込みポートと1つの書き込みポートがあり、浮動小数点レジスタファイルには2つの読み込みポートと2つの書き込みポートがある。命令実行は第4段 (EX) から開始される。レジスタファイルへの書き込みは第8段 (WB) で行われる。
64ビットモードでは、汎用レジスタが全て64ビット幅となり、アドレスに関連する情報を格納するCP0レジスタも64ビット化された。各種演算は64ビット版が用意されている。メモリ管理ユニット (MMU) は48エントリのTLBを使って仮想アドレスから物理アドレスへの変換を行う。仮想アドレス空間は64ビットとなっているが、実はフラットではない（右図参照）。実際には40ビット、すなわち1TBの仮想記憶空間しか実装していない。それ以外のビットはゼロであることを確認するだけとなっている。物理アドレスは36ビットで、物理メモリ空間は64GBまでとなっている。また、特筆すべきは特権モードとしてカーネルモードとユーザモードの中間のスーパーバイザモードが導入された点である。この図の中で xkphys は説明が必要であろう。xkphys は物理空間をTLBを使わずにマップしているが、サイズは物理空間 64GBよりもずっと大きい。これは、従来の kseg0 と kseg1 を拡張したものであり、キャッシュコヒーレンシ（後述）をどういう方式で保つかによって物理空間を多重にマップしているためである。xkphysにカーネルをおく場合、キャッシュコヒーレンシの方式（プロトコル）によってアクセスすべきアドレスが異なる。
初代 忠吉は、肥前新刀鍛冶。橋本新左衛門。龍造寺家の家臣である橋本道弘の子。名手とされる。新刀最上作最上大業物 山城国埋忠明寿門人。初代忠吉は元亀3年（1572年）、高木瀬村長瀬（現佐賀県佐賀市高木瀬町大字長瀬）に生まれた。橋本家は元々武士で少弐氏の一族とされる。九州の大名龍造寺氏に仕えていたが、祖父の盛弘と父の道弘は天正12年（1584年）3月24日に島原での沖田畷の戦いの際に討死をしている。この時忠吉はまだ13歳であったがために、軍役叶わずとして知行断絶した。このため一家は刀匠に転身し、慶長元年（1596年）に 上京して、山城国の埋忠明寿（うめただみょうじゅ）の門に入り刀工としての技を磨いた。慶長３年（1598年）に帰国して 佐賀城下町（現長瀬町）に居を構え、鍋島勝茂から戦功ある家柄であったということで橋本家は鋳物師の谷口家（初代谷口清左衛門長光）とともに佐賀藩の「手明鑓」（藩士）として、世禄二十五石であらためて取立てられ、代々藩工として栄えた。制作の時期により、五字忠銘、秀岸銘、住人銘、改銘後の忠広銘に分かれる。 初期は「五字忠銘」といって「肥前国忠吉」の銘がほとんどのようである。 秀岸というのは僧侶らしく、この人の書く字を真似て切った癖のある切銘のことを言う。 秀岸銘をやめてのち、「肥前国住人忠吉作」などと切る住人銘になる。 晩年は武蔵大掾を受領し名を「忠広」と改め「武蔵大掾藤原忠広」と切る。 重要美術品の刀、脇差しがある。息子の近江大掾忠広以下、幕末まで一貫して続く肥前刀の開祖といえよう。