Строго говоря, когерентность кэша - это вопрос к аппаратной части, а не к программной. Размещением переменных в кэшируемых/некэшируемых областях памяти, равно как и инвалидацией кэша занимается не компилятор. volatile не создаёт никаких ложных ощущений, это погромист их себе создаёт. Volatile означает лишь то, что при каждом обращении к переменной будет обращение к иерархии памяти, а не работа с предыдущим значением этой переменной, которое может быть в регистрах CPU.
Ну и так, в качестве придирки, ассоциативный буффер в контроллере памяти кэшем, как таковым, не является, хоть чем-то и похож.
