Спасибо, это солидная пища для размышлений.
Тактовая переключилась на 125 кГц исходя из даташита, по которому я её переключал. Да ведь по идее неважно, какая тактовая, хоть 1 Гц. Выполнение инструкции по ДШ всё равно будет занимать 1 такт. Нет? У меня подозрения, что вполне возможно, что это не так, ведь исходя из мельком прочитанного мной в ДШ, выполнение инструкции может занимать разное число тактов в зависимости от их порядка и положения во флэш-памяти. Это стоит изучить, я мог неправильно всё понять...
С таймером всё то же самое: посмотрел даташит и выставил битики соответственно.

частота у него равна подаваемой на ядро - SYSCLK.
Время исполнения NOP измеряю так: нажимаю кнопочку F11 (Step) и смотрю разницу в значении таймера до выполнения команды и после.
Про осциллограф идея хорошая, так я и поступлю.