Die 32 Biter sind nicht unbedingt teuerer, aber die Programmiertools (Adapter, Software und Compiler) schon. Das wirst Du kaum unter ein paar hundert Euro bekommen und OpenSource ist mir kaum bekannt. AUßerdem ist es garnicht einfach, an die Grenzen der AVRs zu stoßen, da muss man sich schon mühe geben...
Wenn während einer ISR (InterrupptServiceRoutine) ein weiterer IRQ kommt, dann wird dieser gespeichert und anschließend abgearbeitet. Kommt noch einer, bleibt er unberücksichtigt.
Gruß