Bei einem Interrupt werden in C standard gemäss auch alle verwendete Register gesichert. Ich habe noch nie nachgezöhlt, aber es sollten bis zu 70 Takte für das sichern und zurückschreiben notwendig sein.
Meiner Erfahrung nach, gibt es in einem Code bei einem Interrupt <100 Takte bereits Zeitprobleme.
Die einzige Lösung wird, abgesehen von Umstieg auf einen anderen schnelleren Prozessor, nur Assembler sein, da du dort wesentlich zeitoptimierter arbeiten kannst.