Falls es nur wenige, zeitkritische Funktionen sind, um die es geht, bleiben noch folgende Möglichkeiten, ohne GCC anzufassen:

-- Funktion(en) unter Beachtung des avr-ABI in Assembler / Inline Assembler formulieren. Ob ne Stub zusammen mit Inline Asm hilft, müsste man testen (da besteht uU das Problem weiterhin).
-- Funktion(en) inlinen, zb mit "inline" oder "__attribute__((always_inline))"