Собрал тем и другим небольшой проект для Cortex-M3. Результат таков:

Сразу обратил внимание на раздувание секции .data. Расследование показало, что это из-за массива impure_data. Почти килобайт отъело! Код не раздулся, а даже уменьшился, если учесть, что там лежат данные инициализации для всё того же impure_data.
На линаро вразумительного ответа не получил, обещали в версии 4.7 к концу года поправить. Гугление показало, что это недостаток newlib и ключами компиляции\сборки проекта делу не помочь. Похоже, что не все могут нормально библиотеку собрать, чтобы ею можно было пользоваться для контроллеров с маленькой оперативкой.
Должен сказать, что массив impure_data присутствует в обоих случаях (у меня всего одна однобайтовая обнуляемая в стартапе переменная, остальное - impure_data), но с CodeSourcery ещё можно как то жить. Результат же Linaro ни в какие ворота не лезет.
На Linaro польстился на будущее из-за наличия у них полных библиотек с аппаратной плавучкой.
Кто-нибудь сталкивался с проблемой этого пресловутого массива и как избежать его появления?

А у klen-а не полные? (У него нет массива impure_data)

Сталкивался. Стараюсь избегать функций, приводящих к его появлению. Если уж без них никак - мирюсь. Помнится, в одном случае он появлялся из-за обращения к errno в одной из моих функций и тогда удалось победить объявлением своей переменной errno. С библиотечными функциями такое не прокатывает - они уже скомпилированы исходя из того, что errno член этой самой структуры impure_data.

Буду пробовать и этот вариант.