Bonjour,
J'ai l'impression que tu rends les choses très compliquées...
Si tu veux étudier les tripes de l'Atmega, passe à l'assembleur.
Pour le reste, je me souviens d'un excellent bouquin sur les compilateurs, écrit dans les années 90 (un dragon); il existait même en Français, ça devrait t'intéresser !
Je pense que c'est ceci: http://www.amazon.fr/Compilateurs-principes-techniques-outils-édition/dp/2744070378
EDIT: oui, c'est bien ce livre, dont la première édition date de 1977: Principles of Compiler Design - Wikipedia
Pour le reste, je ne comprends pas trop pourquoi tu parles de "C de l'Arduino". C'est du C/C++ standard avec les bibliothèques standard + la partie spécifique AVR.
Par exemple, mon jeu "Pong", je l'ai écrit en C++ sans me soucier que ce soit pour Arduino, PC ou poubelle à pédale. Et il a fonctionné du premier coup sur Arduino.
Donc je pense que tu devrais séparer tes recherches : l'une sur le langage, que tu pourrais continuer sur un ordi, en jouant avec la puissance et rapidité de ton ordi (et la facilité de jouer avec stdin et stdout), et de l'autre, les tripes de l'AVR, en assembleur.