AT32UC3A0512和AT32UC3A1512能够以66MHz的速率提供80DhrystoneMIPS(DMIPS)的性能，且只需电压3.3V，电流40mA。其功耗低至1.65mW/DMIPS，较具有相同功能的其他架构低4倍。这种新的微控制器面向的是以网络和个人电脑为中心的嵌入式应用产品，并且特别适合于便携式设备。

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AVR32UC内核采用了三级管线型Harvard架构。该架构的专门设计可优化片上闪存的指令存取。它是该行业首个将单周期读写静态存储器(SRAM)与一个直接的CPU接口整合在一起的内核，这个CPU接口绕开了系统总线以实现更快的执行、周期决断以及较低的功耗。AVR32UC内核与其前身AVR32AP共享相同的指令集架构(ISA)，其中有220多个非模态指令可作为16位压缩指令和32位扩展指令使用。指令集架构拥有极细微的位元处理功能，以控制片上外围设备和通用输入输出(GPIO)以及定点DSP算法，如单循环小数饱和乘法及累积算法。事件处理系统可支持优先中断、不可屏蔽中断以及内部异常等事件，其中断反应时间最长为16个时钟周期。

AVR32UC3A系列整合了许多与Atmel基于ARM的微控制器相同的外围设备，其中包括外围DMA控制器、多层高速总线架构、10位模拟数字转换器(ADC)、2个串行外围接口(SPI)、同步串行接口、双线接口、4个通用异步收发器、3个通用计时器、7个脉宽调制器以及一整套监控功能。

10/100-MbpsIEEE(R)802.3标准以太网MAC可实现设计能通过互联网协议堆栈进行通讯的联网的植入式系统。USB2.0全速(12Mbps)接口提供了一种方法，可通过各种USB手段（如：针对串行数据通信的人机接口设备，或针对更大规模数据传输的大容量存储器）与如今的PC架构进行通信。UC3AUSB外围设备的OTG功能借助USB闪存盘、指点设备或打印机等标准USB设备的支持，在以PC为中心的环境中提供了进一步整合的机会。