Ich würde die Entscheidung nicht von solchen Schlagworten wie Multithreading abhängig machen. Das ist doch eine Sache der Software bzw. Interpreters. Das kann man bei Mega´s ganz genauso programmieren, sogar flexibler da er ja viel schneller ist. Gewöhnlich braucht man es nicht da man mit Interrupt quasi auch mehrere Dinge gleichzeitig machen kann.

Um sich für den richtigen Controller zu entscheiden solltest Du schaun was du mit machen willst. Stell dir folgende Fragen und Suche die Antwort im Forum. Alles wurde schon oft besprochen.

Reicht der Speicherplatz für die geplante Anwendung?
Reichen die I/O Leitungen für Sensoren und Aktoren etc.?
Reicht die Geschwindigkeit des Controllers überhaupt für die Aufgabe aus?
Will ich eventuell an einen Bus Erweiterungen anschließen und wird der Bus auch unterstützt?
In welcher Sprache kann ich den Controller programmieren? Wird diese unterstützt?
Findet man genug Literatur zum Controller und der Programmiersprache?
Findet genug Anhänger um sich auch in Foren auszutauschen?
Findet man genug Software-Beispiele im Internet?
Was brauche ich zusätzlich um mein Ziel zu erreichen?
Gesamtkosten für Projekt?

Also im Grund musst du erst ein wenig mehr planen um die richtige Entscheidung zu fällen. Bei konkreten Projekten sollte die Controllerwahl erst am Ende stehen.