потому, что оптимизатор, не видя где изменяется k, может пропускать ее проверку. А двухбайтовость здесь может влиять потому что Вы же отлаживаетесь, постоянно что-то изменяете, ++ делаете и проч., так что в результате манипуляций можете получить непонятки с неатомарностью. Вам это надо? Поэтому сделайте volatile и запрет прерываний как сказали, мой Вам совет. Это джентельменский набор.