На счёт регистрового файла - считаю он сделан идеально. Терять скорость? Ради чего? Я против. "Многозадачка" на котроллерах без виртуальной адресации - чистой воды ананизм.
Да и с входной частотой таймера более частоты ядра... не совсем понимаю зачем. При частоте Ядра 32 МГц. Такая фишка уже давно была на мелких АВР (тини25, 45, 85 - частота таймера до 64 МГц).
Да и есть один загадочный момент - выход с синтезатора может быть до 200 МГц! А частота счёта, если я правильно понял, при использовании Hi-Res может быть и в 4 раза выше частоты ядра.
Если же вы имели в виду внешние события, то может и можно более частоты ядра... Особенно через асинхронные ноги + события.