Использование static переменных Опции

[777777]

Оптимизатор вполне может выкинуть запись в любую переменную, будь то обычный int или массив, если он видит, что результат такой записи не используется (а с его точки зрения он не используется).

Насчет любой переменной вы погорячились - значения static переменных сохраняются даже после выхода из функции и будут иметь его при повторном входе в эту функцию.

[GetSmart]

Чтобы прерывания правильно обрабатывали глобальные переменные, меняющиеся вне прерывания, эти переменные должны быть волатильными. Есть такое правило.
Формально, p_a является волатильной и даже указывает (должна) на волатильную переменную, но в реале указывает на неволатильную. При присваивании p_a = &a должен был появиться варнинг. А в остальном, компилятор работая с "а" всё делает верно. Если бы между cli/sti был вызов функции, то перед вызовом в "а" была бы записана двойка.

[777777]

Чтобы прерывания правильно обрабатывали глобальные переменные, меняющиеся вне прерывания, эти переменные должны быть волатильными. Есть такое правило.

Обалденное определение, мне нравится. А что значит "правильно обрабатывали"? А как можно обрабатывать неправильно?
Вообще-то у него есть строго определенное значение: оно заставляет компилятор предполагать, что значение этой переменной может меняться само по себе, помимо хода выполнения программы:

An object that has volatile-qualified type may be modified in ways unknown to the implementation or have other unknown side effects. Therefore any expression referring to such an object shall be evaluated strictly according to the rules of the abstract machine, as described in 5.1.2.3. Furthermore, at every sequence point the value last stored in the object shall agree with that prescribed by the abstract machine, except as modified by the unknown factors mentioned previously. What constitutes an access to an object that has volatile-qualified type is implementation-defined.

Таким образом, volatile должны быть объявлены только те переменные, которые с точки зрения компилятора не меняются исходя из транслироемого кода.

Если бы между cli/sti был вызов функции, то перед вызовом в "а" была бы записана двойка.

Вообще говоря да, компилятор обязан предположить, что 'a' может потребоваться в той функции, но в данном случае она static и поэтому из той функции недоступна.