Basil A. Sidorovразмещение volatile-переменной в регистре создаёт проблемную точку на единственном однопоточном процессоре.
Почему?

Basil A. SidorovПотому, что переключение задач (передача управления другому потоку того же самого процесса) может произойти в любой момент.
Семантика volatile: "Значение данной переменной может измениться в произвольный момент и это не управляется кодом потока".
Если оставаться в рамках x86 и персоналок, то значение переменной могло измениться, пока мы работали с регистром.
Такое изменение может быть и "непринципиально" и "ошибка".
Поэтому начинаются варианты - то ли критические секции создавать (дорого, если код короткий), то ли отказаться от регистровой оптимизации, то ли забить :)
По-моему современные процессоры это нечто большее чем запись-чтение в реестр отдельными командами.
Не про Java, но все же
http://softwareramblings.com/2008/05/demystifying-the-volatile-keyword.html Common myths about the volatile keyword:
A volatile variable will never reside in cache memory – e.g. within the L2 cache of a processor. This is not true. In the case where the volatile variable is shared between two software threads, it is highly likely that the variable will exist in cached memory and the cache coherency policy will ensure that the threads will see the correct and up-to-date value of the variable in the event that the threads are running on seperate cores that don’t share the same cache. When the volatile variable refers to a hardware register, it is likely that the memory map of the system will be setup such that this register is not cacheable in the processor cache, but this is setup and managed by the appropriate device driver and is not something that is provided by the volatile keyword.

я не вижу каких либо препядствий тому чтобы разместить volatile переменную на CPU и использовать его собственные механизмы кеширования и синхронизации между потоками. Это, конечно, не совсем реестр. Но и не RAM, где фактически хранится общее значение.

Basil A. Sidorov,

Хотя, ваша правда в том что реестр это не CPU-кэш и там нет механизмов инвалидации, поэтому именно через реестр volatile реализовать, похоже, нельзя.