CPU

Процессором PlayStation является MIPS R3000, 32-битный RISC-микропроцессор, реализующий ISA MIPS I.

Регистры

R3000 имеет 32 регистра общего назначения:

$0 - r0 - всегда равен нулю
$1 - at - временные данные для некоторых псевдоинструкций ассемблера
$2..$3 - v0..v1 - возвратные значения процедур
$4..$7 - a0..a3 - аргументы процедур
$8..$15 - t0..t7 - переменные
$16..$23 - s0..s7 - статические переменные процедур
$24..$25 - t8..t9 - переменные
$26..$27 - k0..k1 - зарезервированы для BIOS
$28 - gp - глобальный указатель
$29 - sp - стековый указатель. Содержит первый свободный адрес на стеке
$30 - fp/s8 - указатель на фрейм
$31 - ra - адрес возврата. Переход по этому адресу осуществляет возврат из процедуры.

Особые регистры:

hi, lo - результат целочисленного умножения/деления (верхняя и нижнняя части)
pc - программный счетчик.

O32 ABI:

$2..$3 (v0..v1) - возвратные значения
$4..$7 (a0..a3) - аргументы
$29 - указатель на стек
$31 - адрес возврата.

Если функция использует более 4 32-битных аргументов, 5-й аргумент и далее кладутся на стек.

Инструкции

Арифметика:

add $r, $a, $b - сложение. $r = $a + $b
addu $r, $a, $b - беззнаковое сложение. $r = $a + $b
addi $r, $a, imm - сложение с константой. $r = $a + imm
addiu $r, $a, imm - беззнаковое сложение с константой. $r = $a + imm
sub $r, $a, $b - вычитание. $r = $a - $b
subu $r, $a, $b - беззнаковое вычитание. $r = $a - $b
mult $a, $b - умножение. $a * $b
multu $a, $b - беззнаковое умножение. $a * $b
div $a, $b - деление. $a / $b
divu $a, $b - беззнаковое деление. $a / $b

Сравнение:

slt $r, $a, $b - проверка условия «меньше». $r = (int)$a < (int)$b
slti $r, $a, imm - проверка условия «меньше» с константой. $r = (int)$a < imm
sltiu $r, $a, imm - беззнаковая проверка условия «меньше» с константой. $r = $a < imm

Побитовые операции:

and $r, $a, $b - побитовое «И». $r = $a & $b
andi $r, $a, imm - побитовое «И» с константой. $r = $a & imm
or $r, $a, $b - побитовое «ИЛИ». $r = $a | $b
ori $r, $a, imm - побитовое «ИЛИ» с константой. $r = $a | imm
xor $r, $a, $b - исключающее «ИЛИ». $r = $a ^ $b
nor $r, $a, $b - отрицающее «ИЛИ». $r = !($a | $b)
sll $r, $a, imm - логический сдвиг влево на константное значение. $r = $a « imm
sllv $r, $a, $b - логический сдвиг влево на переменное значение. Значение сдвига маскируется на 5 бит. $r = $a « ($b & 0x1f)
slr $r, $a, imm - логический сдвиг вправо на константное значение. Верхние биты результата заполняются нулями. $r = $a » imm
srlv $r, $a, $b - логический сдвиг вправо на переменное значение. Верхние биты результата заполняются нулями. Значение сдвига маскируется на 5 бит. $r = $a » ($b & 0x1f)
sra $r, $a, imm - арифметический сдвиг вправо на константное значение. Верхние биты результата заполняются битом знака входного значения. $r = (int)$a » imm
srav $r, $a, $b - арифметический сдвиг вправо на переменное значение. Верхние биты результата заполняются битом знака входного значения. Значение сдвига маскируется на 5 бит. $r = (int)$a » ($b & 0x1f)

Чтение и запись:

Внимание! Инструкции доступа к оперативной памяти требуют выровненные адреса. Доступ к слову (word) требует выравнивание по 4 байта, доступ к полуслову (half-word) требует выравнивание по 2 байта. Использование невыровненных адресов приведет к исключению шины.

lw $r, imm($a) - загружает слово. $r = $a + imm
lh $r, imm($a) - загружает полуслово. $r = $a + imm
lhu $r, imm($a) - загружает беззнаковое полуслово. $r = $a + imm
lb $r, imm($a) - загружает байт. $r = $a + imm
lbu $r, imm($a) - загружает беззнаковый байт. $r = $a + imm
lwl $r, imm($a) - загружает старшие байты слова по невыровненному адресу
lwr $r, imm($a) - загружает младшие байты слова по невыровненному адресу
sw $r, imm($a) - сохраняет слово. $a + imm = $r
sh $r, imm($a) - сохраняет полуслово. $a + imm = $r
sb $r, imm($a) - сохраняет байт. $a + imm = $r
lui $r, imm` - загружает константу в старшие 16 бит слова

Инструкции загрузки не останавливают исполнение программы до тех пор, пока данные не будут доступны. Поэтому, если следующая инструкция зависит от загруженных данных, необходимо вставить слот задержки.