Вообще-то будет. 8))
Но дальше кэша не уйдёт. Кэш и есть его хранилище для часто используемых переменных. А вот чтобы в кэше значение когда надо менялось, за этим механизм синхронизации кэшей следит.

Мне помнится где-то в Intel`овских доках на глаза попадалась фраза, что дескать мы стараемся по мере возможности поддерживать для софта иллюзию того, что он выполняется на тупом CPU без всяких кэшей и прочих наворотов. Но навскидку сейчас не помню где.