Dir steht frei in der Arduino IDE das ganz normale AVR C zu verwenden wie es in AtmelStudio üblich ist (das meiste davon jedenfalls). Man kann auch beides problemlos kombinieren. Die Arduino Mittel für Dinge verwenden die nicht perfomant sein müssen und dann die Register des µC direkt ansprechen wenn es schnell gehen muss oder man etwas hat, dass in der Arduino IDE nicht implementiert ist.
Den Assembler Code kann man sich mit avr-objdump ansehen:
Und natürlich kann man auch inline Assembler einfügen:
http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/inline_asm.html
Für viele Dinge reichen die Arduino Sachen auch völlig aus. Das hier ist ein Fall wo man weiter gehen muss. Man muss halt wissen was die Grenzen sind.