Цитата
Было бы хорошо, если бы у таймеров был выход наружу сигнала переполнения, но он формирует только флаг прерывания.
OCR чем вам не выход? Причем его можно настроить как на ТОР, так и на BOTTOM.
Цитата
Как только он стал 0, загружаем в регистр(ы) таймера (TCNT, ага) заранее вычисленный "хвостик"
Тут можно ничего не загружать в TCNT, а просто тогда когда первый раз запускается таймер записать этот хвостик в регистр сравнения, и после выполнения последнего полного прохода просто включить прерывание по совпадению, хотя тут надо как то прикинуть что будет быстрее, загрузить 16-разрядный регистр TCNT или установить биты в регистре(ах) конфигурации.