Howard Cheng, giám đốc kỹ thuật về phát triển công nghệ của Nintendo, cho biết mục tiêu của công ty là chọn một "kiến trúc RISC đơn giản" để giúp tăng tốc độ phát triển trò chơi bằng cách làm cho các nhà phát triển phần mềm dễ dàng hơn. IGN báo cáo rằng hệ thống được "thiết kế từ việc thu hút các nhà phát triển của bên thứ ba bằng cách cung cấp nhiều năng lượng hơn với giá rẻ hơn. Tài liệu thiết kế của Nintendo cho hệ máy chỉ ra rằng chi phí là vô cùng quan trọng, tiếp theo là không gian." Đối tác phần cứng của ArtX, Phó chủ tịch Greg Buchner nói rằng ý tưởng của họ về thiết kế phần cứnglà nhắm vào các nhà phát triển hơn là người chơi và "nhìn vào quả cầu pha lê" và phân biệt "điều gì sẽ cho phép cao nhân Miyamoto-sans phát triển các trò chơi hay nhất " 

Bắt đầu thiết kế GameCube vào năm 1998, Nintendo hợp tác với ArtX (sau đó được ATI Technologies mua lại trong khi phát triển) cho hệ thống và GPU, và với IBM cho CPU. IBM đã thiết kế một bộ xử lý dựa trên PowerPC, được gọi là Gekko, chạy ở 485 MHz và có một đơn vị động (FPU) có khả năng 1.9 GFLOPS. Được thiết kế với kích thước 0,18 micron và được mô tả như là "một phần mở rộng của kiến trúc PC Power của IBM", Gekko có công nghệ sản xuất chip đồng dựa trên đồng hồ, duy nhất của IBM. Được mã hóa là "Flipper", GPU chạy ở 162 MHz và, ngoài đồ họa, quản lý các tác vụ khác thông qua bộ xử lý âm thanh và đầu vào / đầu ra (I / O) của nó[30][31][32][33]

GameCube đã giới thiệu một định dạng đĩa quang miniDVD độc quyền làm phương tiện lưu trữ, có khả năng lưu trữ tới 1,5 GB dữ liệu. Công nghệ này được thiết kế bởi Matsushita Electric Industrial (nay là Tập đoàn Panasonic) sử dụng một chương trình bảo vệ bản quyền độc quyền - khác với Hệ thống Scramble (CSS) được tìm thấy trong các đĩa DVD tiêu chuẩn - để ngăn chặn việc sao chép trái phép. Máy ghi dữ liệu Famicom, hệ thống đĩa Famicom, SNES-CD và 64DD đã khám phá các công nghệ lưu trữ bổ sung khác nhau, nhưng GameCube là giao diện điều khiển đầu tiên của Nintendo không dùng băng. Đĩa mini 1,5 GB của GameCube có đủ chỗ cho hầu hết các trò chơi, mặc dù một số trò chơi yêu cầu đĩa phụ, nén video cao hơn hoặc xóa nội dung. Khi so sánh, PlayStation 2 và Xbox, cũng là thế hệ thứ sáu, cả hai đều sử dụng đĩa DVD hai lớp 8.5 GB.

Bên trong khung máy, hệ thống sử dụng bộ xử lý PowerPC Gekko của IBM với tốc độ 486 MHz. Nó có khả năng cung cấp sức mạnh 1,9 GFLOPS. Nintendo đã sử dụng hệ thống dựa trên cấu trúc RISC đơn giản, với hy vọng giành lại các nhà phát triển bên thứ ba mà họ đã mất khi phát hành hệ máy N64. Hệ thống cũng có 43MB bộ nhớ RAM và sử dụng chip đồ hoạ ATI Flipper với tốc độ 162 MHz. Với nó, GameCube đã có thể hiển thị độ phân giải 640x480p. GameCube không có ổ cứng bên trong, giống như đối thủ Xbox của Microsoft, mà thay vào đó là sử dụng thẻ nhớ.

Nintendo đã phát triển công nghệ 3D lập thể cho GameCube, và một game khởi chạy, Luigi's Mansion, hỗ trợ nó. Tuy nhiên, tính năng này chưa bao giờ được kích hoạt. TV 3D không được phổ biến rộng rãi vào thời điểm đó, và người ta cho rằng các màn hình và tinh thể tương thích cho các phụ kiện bổ sung sẽ quá đắt.[34][35][36] Một tính năng không chính thức khác là hai trứng Phục sinh âm thanh. Khi nguồn được kích hoạt bằng giữ nút "Z" trên tay cầm 1, một âm thanh khởi động kỳ quái hơn sẽ xuất hiện. Với bốn tay, giữ nút "Z" trên cả bốn đồng thời tạo ra một giai điệu "giống ninja" khi khởi động.[37]

Lưu trữ

GameCube có hai cổng thẻ nhớ để lưu dữ liệu trò chơi. Nintendo phát hành ba tùy chọn thẻ nhớ chính thức: Thẻ nhớ 59 màu xám (512 KB), Thẻ nhớ 251 màu đen (2 MB) và Thẻ nhớ 1019 màu trắng (8 MB). (Mặc dù thường được quảng cáo là Megabits, tương ứng là 4 Mb, 16 Mb và 64 Mb.) Một số trò chơi được biết là có vấn đề tương thích với Thẻ nhớ 1019 và ít nhất hai trò chơi đã lưu với bất kỳ kích thước nào. Thẻ nhớ có dung lượng lớn hơn được các nhà sản xuất bên thứ ba phát hành.[38].[39]

Thẻ nhớ cho biết số lượng các khối lưu sẵn có trên thẻ và mỗi số được trừ đi từ một số lũy thừa của 2. Điều này gợi ý rằng 5 khối lưu được dành cho một số loại thông tin hệ thống. Toán đơn giản có thể được sử dụng để tìm hiểu rằng mỗi khối lưu là một trang dữ liệu 8 KB. (Ví dụ: (59 + 5) * x = 512 KB, x = (512 KB) / 64, x = 8 KB)

Tay cầm

Nintendo đã học được từ kinh nghiệm của mình - cả tích cực và tiêu cực - với thiết kế bộ điều khiển ba xử lý của Nintendo 64 và đi kèm với một thiết kế "tay lái" hai xử lý cho GameCube. Hình dạng đã được phổ biến bởi bộ điều khiển PlayStation của Sony phát hành vào năm 1994 và loạt game DualShock được giới thiệu vào năm 1997. Ngoài phản hồi rung, dòng DualShock còn nổi tiếng với hai thanh analog để cải thiện trải nghiệm 3D trong game. Nintendo và Microsoft thiết kế các tính năng tương tự trong các tay cầm cho máy chơi game thế hệ thứ sáu của họ, nhưng thay vì có các thanh analog song song với nhau, họ đã chọn để tách rời chúng bằng cách hoán đổi vị trí của pad định hướng (d-pad) và thanh analog trái. Bộ điều khiển GameCube có tổng cộng tám nút, hai cần analog, một d-pad, và một động cơ rung. Thanh analog chính nằm ở bên trái với d-pad nằm bên dưới và gần với trung tâm hơn. Bên phải là bốn nút: một nút "A" lớn màu xanh lá cây ở giữa, nút "B" nhỏ màu đỏ ở bên trái, nút "X" ở bên phải và nút "Y" ở trên cùng. Bên dưới và bên trong là một thanh analog "C" màu vàng, phục vụ nhiều chức năng trong trò chơi, chẳng hạn như điều khiển góc máy ảnh. Nút Start / Pause nằm ở giữa, và động cơ rung được bọc trong trung tâm của bộ điều khiển.[40][41][42]

Trên đỉnh của bộ điều khiển là hai nút kích hoạt "áp lực nhạy cảm" được đánh dấu "L" và "R". MCung cấp hai chức năng: một cơ hóa và một số hóa. Nhấn nhẹ, nó phát ra một tín hiệu tương tự làm tăng lực nhấn. Một khi hoàn toàn nhẹ, kích hoạt "nhấp chuột" nhảy ra một tín hiệu kỹ thuật số có thể được sử dụng cho một chức năng riêng biệt trong một trò chơi. Ngoài ra còn có một nút màu tím, số hóa ở bên phải đánh dấu "Z".[43]

Điểm nổi bật nhất của GameCube là tay cầm và vị trí nút A. Nút hành động chính trong các thiết kế tay cầm Nintendo trước đây, kích thước lớn hơn. Thanh analog cao su kết hợp với nút điều hướng chung của tay cầm được thiết kế để giảm "Nintendo thumb" sợ hãi - một thuật ngữ dùng để mô tả đau ở bất kỳ phần nào của bàn tay, cổ tay, cẳng tay và vai do chơi lâu dài.[44][45]

Vào năm 2002, Nintendo giới thiệu Bộ điều khiển không dây WaveBird, gamepad không dây đầu tiên được phát triển bởi nhà sản xuất của bên thứ nhất. Bộ điều khiển không dây dựa trên RF, tương tự như thiết kế cho bộ điều khiển tiêu chuẩn. Nó kết nối với GameCube bằng cách kết nối với một bộ thu. Được trang bị hai pin AA, đặt trong một ngăn ở mặt dưới của máy, WaveBird thiếu chức năng rung. Ngoài các đầu vào tiêu chuẩn, WaveBird có nút quay số kênh - cũng được tìm thấy trên đầu thu - và công tắc bật / tắt. Đèn LED màu cam trên mặt của tay cầm cho biết khi nào nó được bật nguồn. Bộ điều khiển có sẵn màu xám và bạch kim.[46]

GameCube không thể chơi game từ các máy chơi game Nintendo khác, nhưng với phần đính kèm Game Boy Player, nó có thể chơi các trò chơi Game Boy, Game Boy Color và Game Boy Advance. Người kế nhiệm GameCube, Wii, hỗ trợ khả năng tương thích ngược với bộ điều khiển GameCube, thẻ nhớ và trò chơi. Tuy nhiên, các phiên bản sau của Wii - bao gồm cả "Family Edition" phát hành vào năm 2011 và phiên bản Wii Mini phát hành vào năm 2012 - đã giảm hỗ trợ cho tất cả phần cứng GameCube.[47][48][49]

Panasonic Q

Một phiên bản hybrid của Nintendo GameCube với một đầu DVD, được gọi là Q, được phát triển bởi Panasonic như là một phần của thỏa thuận với Nintendo để phát triển ổ đĩa quang cho phần cứng GameCube ban đầu. Q vượt qua giới hạn kích thước của khay miniDVD của GameCube ban đầu bằng cách thêm một khay đĩa DVD có kích thước bình thường trong số các bản sửa đổi phần cứng khác. Được phát hành độc quyền cho Nhật Bản vào tháng 12 năm 2001, doanh thu thấp dẫn đến việc Q bị ngưng vào tháng 12 năm 2003.